Bei einer Spannungsreduzierung erfährt der Motor als Kernstück des Elektroantriebs eine Reihe signifikanter Veränderungen

Bei einer Spannungsreduzierung erfährt der Motor als Herzstück eines elektrischen Antriebs eine Reihe signifikanter Veränderungen. Die folgende detaillierte Analyse dieser Veränderungen soll dazu beitragen, die Auswirkungen der Spannungsreduzierung auf die Motorleistung und die Betriebsbedingungen besser zu verstehen.

1. Aktuelle Änderungen
Erklärung des Prinzips: Nach dem Ohmschen Gesetz ist die Beziehung zwischen Stromstärke I, Spannung U und Widerstand R I = U/R. Bei Elektromotoren ändert sich der Widerstand R (hauptsächlich Stator- und Rotorwiderstand) in der Regel nicht wesentlich, sodass eine Verringerung der Spannung U direkt zu einer Erhöhung der Stromstärke I führt. Bei verschiedenen Elektromotortypen entspricht die Stromstärkenänderung der des Statorwiderstands. Die spezifischen Ausprägungen der Stromstärkenänderungen können bei verschiedenen Motortypen unterschiedlich sein.

Spezifische Leistung:
Gleichstrommotoren: Bürstenlose Gleichstrommotoren (BLDC) und bürstenbehaftete Gleichstrommotoren weisen bei konstanter Last einen deutlichen Stromanstieg auf, wenn die Spannung reduziert wird. Dies liegt daran, dass der Motor mehr Strom benötigt, um das ursprüngliche Drehmoment aufrechtzuerhalten.

Wechselstrommotoren: Bei Asynchronmotoren wird die Drehzahl zwar automatisch an die Belastung angepasst, wenn die Spannung abnimmt, der Strom kann jedoch bei höherer oder schneller wechselnder Belastung ansteigen. Bei Synchronmotoren ändert sich der Strom theoretisch nicht wesentlich, wenn die Belastung bei sinkender Spannung unverändert bleibt. Steigt die Belastung jedoch, steigt auch der Strom.

二、Drehmoment- und Geschwindigkeitsänderung

Drehmomentänderung: Eine Spannungsreduzierung führt in der Regel zu einer Verringerung des Motordrehmoments. Dies liegt daran, dass das Drehmoment proportional zum Produkt aus Stromstärke und Fluss ist. Bei einer Spannungsreduzierung kann der Fluss trotz steigender Stromstärke aufgrund fehlender Spannung abnehmen, was zu einem Rückgang des Gesamtdrehmoments führt. In manchen Fällen, beispielsweise bei Gleichstrommotoren, kann jedoch eine ausreichende Erhöhung der Stromstärke den Flussverlust teilweise kompensieren und das Drehmoment relativ stabil halten.

Drehzahländerung: Bei Wechselstrommotoren, insbesondere Asynchron- und Synchronmotoren, führt eine Spannungsreduzierung direkt zu einer Drehzahlreduzierung. Dies liegt daran, dass die Motordrehzahl von der Frequenz der Stromversorgung und der Anzahl der Polpaare abhängt. Eine Spannungsreduzierung beeinflusst die Stärke des elektromagnetischen Felds des Motors, was wiederum die Drehzahl reduziert. Bei Gleichstrommotoren ist die Drehzahl proportional zur Spannung, sodass die Drehzahl bei sinkender Spannung entsprechend abnimmt.

三、Effizienz und Wärme
Geringerer Wirkungsgrad: Eine niedrigere Spannung führt zu einem geringeren Motorwirkungsgrad. Denn der Motor benötigt im Niederspannungsbetrieb mehr Strom, um die Ausgangsleistung aufrechtzuerhalten. Ein erhöhter Strom erhöht die Kupfer- und Eisenverluste des Motors und verringert somit den Gesamtwirkungsgrad.
Erhöhte Wärmeentwicklung: Aufgrund des erhöhten Stroms und der verringerten Effizienz erzeugen Motoren im Betrieb mehr Wärme. Dies beschleunigt nicht nur die Alterung und den Verschleiß des Motors, sondern kann auch die Aktivierung des Überhitzungsschutzes und damit eine Motorabschaltung auslösen.

Und die Auswirkungen auf die Lebensdauer des Motors
Langfristiger Betrieb in Umgebungen mit instabiler Spannung oder niedriger Spannung verkürzt die Lebensdauer des Motors erheblich. Denn der durch Stromanstieg, Drehmomentschwankungen, Drehzahlabfall, Wirkungsgradverlust und andere Probleme verursachte Spannungsabfall beschädigt die innere Struktur und die elektrische Leistung des Motors. Darüber hinaus beschleunigt die erhöhte Wärmeentwicklung den Alterungsprozess des Motorisolationsmaterials.

五、Gegenmaßnahmen
Um die Auswirkungen der Spannungsreduzierung auf den Motor zu verringern, können folgende Maßnahmen ergriffen werden:
Optimieren Sie das Stromversorgungssystem: Stellen Sie sicher, dass die Spannung des Stromversorgungsnetzes stabil ist, um Auswirkungen von Spannungsschwankungen auf den Motor zu vermeiden.
Auswahl geeigneter Motoren: Berücksichtigen Sie bei der Auslegung und Auswahl von Spannungsschwankungen die Faktoren der Auswahl von Motoren mit einem breiten Spannungsanpassungsbereich.
Spannungsstabilisator installieren: Installieren Sie einen Spannungsstabilisator oder Spannungsregler am Eingang des Motors, um die Spannungsstabilität aufrechtzuerhalten.

Verstärken Sie die Wartung: Regelmäßige Inspektion und Wartung des Motors, um potenzielle 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 unter anderem Stromänderungen, Drehmoment- und Drehzahländerungen, Effizienz- und Wärmeprobleme sowie Auswirkungen auf die Lebensdauer des Motors mit sich bringen. Daher müssen in der Praxis wirksame Maßnahmen ergriffen werden, um diese Effekte zu reduzieren und einen sicheren und stabilen Betrieb des Motors zu gewährleisten.