Welche Auswirkungen hat eine Spannungsreduzierung auf Motoren?

Wenn die Spannung abnimmt, erfährt der Motor als Kerngerät des elektrischen Antriebs eine Reihe erheblicher Veränderungen. Im Folgenden finden Sie eine detaillierte Analyse dieser Veränderungen, um die Auswirkungen der Spannungsreduzierung auf die Motorleistung und die Betriebsbedingungen besser zu verstehen.

1. Aktuelle Änderungen

Prinziperklärung: Nach dem Ohmschen Gesetz ist die Beziehung zwischen Strom I, Spannung U und Widerstand R I=U/R. Bei einem Motor ändert sich der Widerstand R (hauptsächlich der Statorwiderstand und der Rotorwiderstand) normalerweise nicht stark, sodass eine Verringerung der Spannung U direkt zu einer Erhöhung des Stroms I führt. Bei verschiedenen Motortypen kann das spezifische Verhalten der Stromänderungen unterschiedlich sein.

Spezifische Leistung:

DC-Motoren: Bei bürstenlosen Gleichstrommotoren (BLDC) und Gleichstrommotoren mit Bürsten steigt der Strom deutlich an, wenn die Spannung reduziert wird und die Last konstant bleibt. Dies liegt daran, dass der Motor mehr Strom benötigt, um sein ursprüngliches Drehmoment aufrechtzuerhalten.

AC-Motor: Bei Asynchronmotoren verringert der Motor zwar automatisch seine Drehzahl, um sich der Last anzupassen, wenn die Spannung abnimmt, aber der Strom kann trotzdem ansteigen, wenn die Last hoch ist oder sich schnell ändert. Wenn die Spannung eines Synchronmotors abnimmt und die Last unverändert bleibt, ändert sich der theoretische Strom nicht viel, aber wenn die Last zunimmt, steigt auch der Strom.

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2. Änderungen bei Drehmoment und Drehzahl

Drehmomentänderungen: Eine Spannungsreduzierung führt normalerweise zu einer Reduzierung des Motordrehmoments. Da das Drehmoment proportional zum Produkt aus Strom und magnetischem Fluss ist, kann bei einer Spannungsreduzierung der magnetische Fluss aufgrund unzureichender Spannung abnehmen, obwohl der Strom zunimmt, was zu einer Verringerung des Gesamtdrehmoments führt. In einigen Fällen, beispielsweise bei Gleichstrommotoren, kann jedoch eine ausreichende Stromerhöhung die Abnahme des magnetischen Flusses bis zu einem gewissen Grad kompensieren, wodurch das Drehmoment relativ stabil bleibt.

Geschwindigkeitsänderungen: Bei Wechselstrommotoren, insbesondere Asynchronmotoren und Synchronmotoren, führt eine Spannungsreduzierung direkt zu einer Drehzahlreduzierung. Dies liegt daran, dass die Drehzahl des Motors von der Netzfrequenz und der Anzahl der Motorpolpaare abhängt und die Spannungsreduzierung die elektromagnetische Feldstärke des Motors beeinflusst und dadurch die Drehzahl reduziert. Bei Gleichstrommotoren ist die Drehzahl proportional zur Spannung, sodass die Drehzahl bei abnehmender Spannung entsprechend abnimmt.

3. Effizienz und Wärmeerzeugung

Reduzierte Effizienz: Eine Verringerung der Spannung führt zu einer Verringerung der Motoreffizienz. Denn wenn der Motor mit einer niedrigeren Spannung läuft, benötigt er mehr Strom, um die Ausgangsleistung aufrechtzuerhalten, und die Erhöhung des Stroms erhöht den Kupfer- und Eisenverlust des Motors, wodurch die Gesamteffizienz verringert wird.

Erhöhte Wärmeentwicklung: Aufgrund der Stromerhöhung und der verringerten Effizienz erzeugt der Motor während des Betriebs mehr Wärme. Dies beschleunigt nicht nur die Alterung und den Verschleiß des Motors, sondern kann auch die Aktivierung des Überhitzungsschutzes auslösen und zum Abschalten des Motors führen.

4. Auswirkungen auf die Lebensdauer des Motors

Langfristiger Betrieb in einer Umgebung mit instabiler oder zu niedriger Spannung verkürzt die Lebensdauer des Motors erheblich. Denn der durch die Spannungsreduzierung verursachte Stromanstieg, die Drehmomentschwankungen, die Drehzahlreduzierung und die Effizienzreduzierung beschädigen die innere Struktur und die elektrische Leistung des Motors. Darüber hinaus beschleunigt die erhöhte Wärmeentwicklung auch den Alterungsprozess des Motorisolationsmaterials.

5. Gegenmaßnahmen

Um die Auswirkungen einer Spannungsreduzierung auf den Motor zu verringern, können folgende Maßnahmen ergriffen werden:

Optimieren Sie das Stromversorgungssystem: Sorgen Sie für die Spannungsstabilität des Stromnetzes, um zu verhindern, dass Spannungsschwankungen Auswirkungen auf den Motor haben.

Wählen Sie einen geeigneten Motor aus: Berücksichtigen Sie bei der Konstruktion und Auswahl den Spannungsschwankungsfaktor vollständig und wählen Sie einen Motor mit einem größeren Spannungsanpassungsbereich.

Installieren Sie einen Spannungsstabilisator: Installieren Sie einen Spannungsstabilisator oder Spannungsstabilisator am Eingangsende des Motors, um die Spannungsstabilität aufrechtzuerhalten.

Wartung stärken: Führen Sie regelmäßige Überprüfungen und Wartungen am Motor durch, um mögliche Probleme rechtzeitig zu erkennen und zu beheben und so die Lebensdauer des Motors zu verlängern.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Auswirkungen einer Spannungsreduzierung auf den Motor vielfältig sind und Stromänderungen, Drehmoment- und Drehzahländerungen, Effizienz- und Wärmeprobleme sowie Auswirkungen auf die Lebensdauer des Motors umfassen. Daher müssen in praktischen Anwendungen wirksame Maßnahmen ergriffen werden, um diese Auswirkungen zu verringern und einen sicheren und stabilen Betrieb des Motors zu gewährleisten.