Zařízení a princip činnosti synchronního motoru

Princip fungování synchronního motoru je přibližně stejný jako princip asynchronního motoru. Existuje však několik rozdílů, které jsou klíčové při výběru motoru pro určitý design. Asynchronní stroje jsou v průmyslu široce využívány - jejich podíl dosahuje 96% z celkového počtu elektromotorů. Ale to neznamená, že neexistují jiné typy elektrických sestav.

Rozdíl od asynchronního motoru

Hlavní rozdíl mezi synchronního stroje je, že rychlost otáčení kotvy je stejný jako podobné charakteristiky magnetického toku. Pokud se použije v asynchronních motorů s kotvou nakrátko rotoru, synchronní má na něm drátu cívky, na které se aplikuje střídavé napětí. V některých provedeních se používají permanentní magnety. To ale činí motor dražší.

Pokud je zatížení připojené k rotoru zvýšeno, jeho rychlost otáčení se nezmění. Jedná se o jeden z klíčových vlastností tohoto typu stroje. Předpokladem je, že pohyblivé magnetické pole musí mít na rotoru tolik dvojic pólů jako elektromagnet. To zaručuje stálost úhlová rychlost otáčení tohoto prvku motoru. A nebude záviset na momentu, který je k němu připojen.

Konstrukce motoru

Zařízení a princip činnosti Synchronní motory jsou jednoduché. Návrh zahrnuje prvky jako:

1. Stacionární částí je stator. Na něm jsou tři vinutí, které jsou připojeny podle schématu "hvězda" nebo "trojúhelník". Stator je sestaven z elektrotechnických ocelových desek s vysokým stupněm vodivosti.
2. Pohyblivou částí je rotor. Má také vinutí. Při práci na něm se napětí aplikuje.

Mezi rotorem a statorem je vrstva vzduchu. Zajišťuje normální provoz motoru a umožňuje magnetické pole pracovat bezpodmínečně na prvcích jednotky. Konstrukce obsahuje ložiska, ve kterých rotor rotuje, stejně jako svorkovnici umístěnou na horní straně motoru.

Jak pracuje motor

Stručně, princip synchronního motoru, stejně jako kterýkoli jiný, je přeměňovat jeden typ energie na jiný. A konkrétně - elektrické v mechanice. Motor pracuje tímto způsobem:

1. Statorové vinutí jsou dodávána se střídavým napětím. Vytváří magnetické pole.
2. Na vinutí rotoru se rovněž používá střídavé napětí, které vytváří pole. Používají-li se permanentní magnety, toto pole je již ve výchozím nastavení k dispozici.
3. Dvě magnetické políčka se navzájem protínají, vzájemně působí proti sobě - ​​druhá tlačí druhou. Z tohoto důvodu se rotor pohybuje. Je instalován na kuličkových ložiskách a je schopen volně se otáčet, potřebuje pouze tlačit.

To je všechno. Nyní zůstává pouze použít přijatou mechanickou energii pro nezbytné účely. Ale potřebujete vědět, jak správně vyslat synchronní motor do normálního režimu. Princip fungování se liší od asynchronního principu. Proto musíte dodržovat některá pravidla.

Pro tento účel je motor připojen k zařízení, které musí být uvedeno do pohybu. Obvykle jsou to mechanismy, které by měly pracovat prakticky bez zastavení - kapuce, čerpadla a tak dále.

Synchronní generátory

Reverzní konstrukce jsou synchronní generátory. V nich procesy probíhají trochu jinak. Princip činnosti synchrónního generátoru a synchronního motoru je odlišný, ale není podstatný:

1. Statorové vinutí není napájeno. S ním je odstraněn.
2. Na vinutí rotoru je aplikováno střídavé napětí, které je nezbytné pro vytvoření magnetického pole. Spotřeba energie je velmi malá.
3. Rotor elektrického generátoru je rozptýlen pomocí dieselového nebo benzínového motoru nebo silou vody a větru.
4. Kolem rotoru se pohybuje magnetické pole. EMF je proto indukován ve vinutí statoru a potenciální rozdíl se objeví na koncích.

V každém případě je však nutné stabilizovat napětí na výstupu generátoru. K tomu je dostatečné dodat vinutí rotoru ze zdroje, jehož napětí je konstantní a nemění se, když kolísá rychlost otáčení.

Stožáry navíjení motoru

V konstrukci rotoru jsou trvalé nebo elektrické magnety. Obvykle se nazývají tyče. U synchronních strojů (motory a generátory) mohou být induktory tvořeny dvěma typy:

1. Je to elektrické pole.
2. Jsou implicitně polarizováni.

Odlišují se pouze ve vzájemném uspořádání pólů. Pro snížení odporu magnetického pole, jakož i zlepšení podmínek pro proniknutí toku používá jader vyrobených z feromagnetických materiálů.

Tyto prvky jsou umístěny v rotoru i ve statoru. Pro výrobu je používána pouze ocel ocel. V tom je spousta křemíku. Jedná se o charakteristickou vlastnost tohoto druhu kovu. To umožňuje podstatně snížit vířivé proudy a zvýšit elektrický odpor jádra.

Dopad pólů

Jádrem návrhu a principu fungování synchrónních motorů je poskytnutí účinků dvojic pólů rotoru a statoru na sebe. Aby se zajistil provoz, je nutné urychlovat induktor na určitou rychlost. Stejná je ta, se kterou se statorové magnetické pole otáčí. To umožňuje zajistit normální provoz v synchronním režimu. V okamžiku, kdy dojde k nastartování, magnetické pole statoru a rotoru se vzájemně protínají. Toto se nazývá "záznam synchronizace". Rotor se začne otáčet rychlostí podobnou rychlosti magnetického pole statoru.

Spuštění motoru synchronního typu

Nejtěžší věcí v synchronním motoru je jeho spuštění. To je důvod, proč je používán velmi zřídka. Koneckonců, design je komplikován systémem startu. Stroj synchronního motoru byl dlouhou dobu závislý na urychleném asynchronním mechanickém propojení s ním. Co to znamená? Druhý typ motoru (asynchronní) umožnil urychlit rotor synchronního stroje na subsynchronní frekvenci. Konvenční asynchronní zařízení nevyžadují speciální spouštěcí zařízení, stačí pouze použít pracovní napětí na vinutí statoru.

Po dosažení požadované rychlosti je urychlený motor odpojen. Magnetické pole, které interagují v elektrickém motoru, samy přivádějí do práce v synchronním režimu. Chcete-li urychlit, potřebujete další motor. Jeho síla by měla být asi 10-15% stejné charakteristiky synchronního stroje. Pokud chcete v režimu 1 kW použít elektrický motor, bude vyžadovat 100-wattový posilovač motoru. To je dostačující pro to, aby byl stroj schopen pracovat jak v režimu volnoběhu, tak při mírném zatížení hřídele.

Modernější metoda přetaktování

Náklady na takové auto se ukázaly být mnohem vyšší. Proto je jednodušší používat běžný asynchronní motor, i když s mnoha nevýhodami. Ale jeho princip práce byl používán ke snížení velikosti a nákladů na celou instalaci. S pomocí reostatu jsou vinutí uzavřena na rotoru. V důsledku toho se motor stává asynchronním. A je mnohem jednodušší běh - stačí na napětí vinutí statoru.

Během výstupu na subsynchronní rychlost se rotor může otáčet. Ale k tomu nedojde kvůli práci jeho navíjení. Naopak, působí jako uklidňující prostředek. Jakmile je rychlost otáčení dostatečná, na indukční vinutí je aplikováno konstantní napětí. Motor je vyveden v synchronním režimu. Tato metoda však může být implementována pouze tehdy, když se používají motory s vinutím na rotoru. Používáte-li permanentní magnet, budete muset nainstalovat další zrychlovací motor.

Výhody a nevýhody synchrónních motorů

Hlavní výhodou (v porovnání s asynchronních strojů), - na úkor nezávislého napájení vinutí rotoru jednotky mohou pracovat při vysoké účiníku. Můžete také zvýraznit takové výhody, jako jsou:

1. Proud spotřebovaný elektromotorem se snižuje, účinnost se zvyšuje. Ve srovnání s asynchronním motorem jsou tyto charakteristiky synchronního stroje lepší.
2. Moment je přímo úměrný napájecímu napětí. Proto i když napětí v síti klesá, kapacita zátěže je mnohem vyšší než u asynchronních strojů. Spolehlivost zařízení tohoto typu je mnohem vyšší.

Existuje však jedna velká nevýhoda - komplexní design. Proto ve výrobě a následných opravách budou náklady vyšší. Navíc napájecí zdroj vinutí rotoru nutně vyžaduje přítomnost zdroje stejnosměrného proudu. A rychlost rotoru může být regulována pouze pomocí převodníků - jejich cena je velmi vysoká. Synchronní motory se proto používají tam, kde není zapotřebí časté zapínání a vypínání jednotky.