Der Einfluss der Stromqualität auf den Betrieb von Elektromotoren
Eine der Hauptvoraussetzungen für den normalen Betrieb von Elektromotoren ist ihre Stromversorgung, deren Parameter bestimmte Anforderungen an ihre Qualität erfüllen.
Die Hauptsache Netzqualitätsindikatoren (PQI) bezogen auf Parameter wie Frequenz- und Spannungsabweichungen, Spannungsschwankungen, Nicht-Sinus- und Spannungsunsymmetrie. Um eine langfristige Störung des Normalbetriebs von Elektromotoren zu vermeiden, sollten die Haupt-PQEs ihre Normalwerte nicht überschreiten, im Notbetrieb jedoch außerhalb bestimmter Maximalwerte. Überlegen Sie, wie sich Netzqualitätsindikatoren auf die Leistung von Elektromotoren auswirken.
Die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit von Elektromotoren wird stark von ihren thermischen Bedingungen beeinflusst. Bei Induktions- und Synchronmotoren hängt die Auswirkung der Spannungsabweichung auf ihre thermischen Bedingungen also auch von der Motorlast ab.Der Betrieb von Elektromotoren mit niedriger Spannung führt zu einer Überhitzung der Isolierung und kann zu Schäden führen. Tatsache ist, dass bei einem Spannungsabfall innerhalb der normalen Grenzen (+ 10 %) die Rotor- und Statorströme um durchschnittlich 14 bzw. 10 % ansteigen.
Bei erheblicher Belastung von Asynchronmotoren führen Spannungsabweichungen zu einer deutlichen Verkürzung der Lebensdauer. Mit steigendem Motorstrom kommt es zu einer stärkeren Alterung der Isolierung. Bei negativen Motorklemmenspannungsabweichungen von 10 % und Nennlast des Asynchronmotors reduziert sich dessen Lebensdauer um die Hälfte.
Bei Abweichungen der Netzspannung verändert sich die Blindleistung von Synchronmotoren, was beim Einsatz von Synchronmotoren zur Blindleistungskompensation wichtig ist. Dies gilt ausschließlich für Kondensatoreinheiten. Bei unzureichender Blindleistung, die im Netz durch Synchronmotoren erzeugt wird, ist der zusätzliche Einsatz von Kondensatorbänken erforderlich, was die Zuverlässigkeit des Energiesystems durch die Erhöhung der Anzahl der Systemelemente verringert.
Spannungsschwankungen sowie Spannungsschwankungen wirken sich negativ auf den Betrieb von Elektromotoren aus. Der elektrische Stellantrieb reagiert sehr empfindlich auf Spannungsschwankungen des Versorgungsnetzes, da die Änderung der korrigierten Spannung zu einer Änderung der Drehzahl der Motoren führt.
In Betrieben mit eigenen Wärmekraftwerken führen aus Spannungsschwankungen resultierende Schwankungen der Spannungsamplitude und -phase zu Schwankungen des elektromagnetischen Moments, der Wirk- und Blindleistung der Generatoren, was sich negativ auf die Stabilität der gesamten Anlage und damit auswirkt , seine Funktionssicherheit .
Nichtsinusförmige Modi haben einen spürbaren Einfluss auf die Zuverlässigkeit von Elektromotoren. Dies liegt daran, dass bei Vorliegen höherer Harmonischer im Spannungsverlauf der Alterungsprozess der Isolierung intensiver abläuft als bei elektrischen Betriebsmitteln, die mit Sinusspannung betrieben werden. So erhöht sich beispielsweise bei einem nicht-sinusförmigen Koeffizienten von 5 % nach zwei Betriebsjahren der Tangens des dielektrischen Verlustwinkels der Kondensatoren um das Zweifache.
Eine Spannungsunsymmetrie beeinträchtigt den Betrieb und die Lebensdauer von Asynchronmotoren. So führt eine Spannungsunsymmetrie von 1 % zu einer erheblichen Unsymmetrie der Ströme in den Wicklungen (bis zu 9 %). Gegensystemströme überlagern sich mit Mitsystemströmen und verursachen eine zusätzliche Erwärmung von Stator und Rotor, was zu einer beschleunigten Alterung der Isolierung und einer Verringerung der verfügbaren Motorleistung führt. Es ist bekannt, dass bei einer Spannungsunsymmetrie von 4 % die Lebensdauer eines Induktionsmotors bei Nennlast um etwa das Zweifache verkürzt wird; Bei einer Spannungsunsymmetrie von 5 % verringert sich die verfügbare Leistung des Induktionsmotors um 5 - 10 %.
Das Magnetfeld der Umkehrströme des Stators von Synchronmaschinen induziert erhebliche Wirbelströme in den massiven Metallteilen des Rotors, die zu einer erhöhten Erwärmung des Rotors und Vibrationen des rotierenden Teils der Maschine führen. Bei erheblichen Unwuchten können Vibrationen gefährlich für die Maschinenstruktur sein.
Die Erwärmung der Erregerwicklung eines Synchronmotors aufgrund zusätzlicher Spannungsunsymmetrieverluste führt dazu, dass der Erregerstrom reduziert und gleichzeitig die vom Synchronmotor in das Netz eingespeiste Blindleistung reduziert werden muss.
Kireeva E.A.