Синхронен двигател: Видове и приложения

Синхронен двигател: Видове и приложения

В електрическите системи използваме или в промишлеността, Електроцентрала или вътрешните нужди, двигателите и генераторите са станали нещо обичайно. С търсенето на високо енергийно ефективни и по-малко енергоемки системи се вижда изобретяването на нови модели на тези електрически устройства. Основният изчислителен коефициент за надеждна работа на двигателите и генераторите е Коефициент на мощност . Това е съотношението на приложената мощност спрямо необходимата мощност. Обикновено общата консумирана мощност в индустриите и фабриките се изчислява въз основа на фактора на мощността. Така че коефициентът на мощност винаги трябва да се поддържа на единство. Но поради нарастването на реактивната мощност в тези устройства коефициентът на мощност намалява. За да се поддържа коефициентът на мощност в единица, се въвеждат много методи. Концепцията за синхронния двигател е една от тях.



Какво е синхронен двигател?

Дефиницията на синхронния двигател гласи, че „An AC мотор в която при стабилно състояние въртенето на вала е синхронизирано с честотата на приложения ток ”. Синхронният двигател работи като двигател с променлив ток, но тук общият брой завъртания, направени от вала, е равен на цяло число, кратно на честотата на приложения ток.


Синхронен двигател

Синхронен двигател





Синхронният двигател не разчита на индукционен ток за работа. В тези двигатели, за разлика от асинхронния двигател, присъстват многофазни променливотокови електромагнити държавата r , който създава въртящо се магнитно поле. Тук роторът е от постоянен магнит, който се синхронизира с въртящото се магнитно поле и се върти синхронно на честотата на прилагания към него ток.

Синхронен дизайн на двигателя

Статорът и роторът са главни компоненти на синхронния двигател. Тук статорната рамка има обвиваща плоча, към която са прикрепени ключовете и периферните ребра. Основи, Монтажни рамки се използват за поддържане на машината. За възбуждане на полеви намотки с постоянен ток се използват плъзгащи се пръстени и четки.



За 6-полюсно приложение се използват цилиндрични и кръгли ротори. Видими полюсни ротори се използват, когато се изисква по-голямо количество полюси. Конструкцията на синхронния двигател и синхронния алтернатор са сходни.

Принцип на синхронния двигател

Работата на синхронните двигатели зависи от взаимодействието на магнитното поле на статора с магнитното поле на ротора. Статорът съдържа 3-фазни намотки и се захранва с 3-фазна мощност. По този начин намотката на статора създава 3-фазно въртящо се магнитно поле. DC захранването се подава към ротора.


Роторът влиза във въртящото се магнитно поле, произведено от намотката на статора и се върти в синхрон. Сега, скорост на двигателя зависи от честотата на подавания ток.

Скоростта на синхронния двигател се контролира от честотата на приложения ток. Скоростта на синхронния двигател може да се изчисли като

Ns = 60f / P = 120f / p

където, f = честота на променлив ток (Hz)
p = общ брой полюси на фаза
P = общ брой двойки полюси на фаза.

Ако е приложено натоварване, по-голямо от натоварване при повреда, двигателят се десинхронизира. Трифазната намотка на статора дава предимството при определяне на посоката на въртене. В случай на еднофазна намотка не е възможно да се изведе посоката на въртене и двигателят може да стартира в която и да е от посоките. За да се контролира посоката на въртене в тези синхронни двигатели, са необходими стартови устройства.

Методи за стартиране на синхронния двигател

Моментът на инерция на ротора спира големите синхронни двигатели да се стартират самостоятелно. Поради тази инерция на ротора, не е възможно ротор да се синхронизира с магнитното поле на статора в момента на прилагане на мощността. Така че е необходим допълнителен механизъм, който да помогне на ротора да се синхронизира.

Индукционната намотка е включена в големите двигатели, които генерират достатъчен въртящ момент, необходим за ускорение. За много големи двигатели, за ускоряване на ненатоварената машина, се използва пони двигател. Променяйки честотата на тока на статора, електронно задвижваните двигатели могат да се ускоряват дори от нулевата скорост.

При много малки двигатели, когато моментът на инерция на ротора и механичното натоварване са желателно малки, те могат да стартират без никакви методи за стартиране.

Видове синхронни двигатели

В зависимост от метода на намагнитване на ротора има два вида синхронни двигатели -

  • Невъзбуден.
  • Постоянен ток Възбуден.

Невъзбуден двигател

В тези двигатели роторът се магнетизира от външното поле на статора. Роторът съдържа постоянно магнитно поле. За направата на ротора се използва високо задържаща стомана като кобалтова стомана. Те се класифицират като двигатели с постоянен магнит, нежелание и хистерезис.

  • В синхронните двигатели с постоянен магнит се използва постоянен магнит заедно със стомана за дизайн на ротора. Те имат постоянно магнитно поле в ротора, така че индукционната намотка не може да се използва за стартиране. Използва се като безредукторни асансьорни двигатели.

Синхронен двигател с постоянен магнит

  • В Релукционния двигател роторът е изграден от стоманена отливка с изпъкнали назъбени стълбове. За да се сведе до минимум пулсациите на въртящия момент, полюсите на ротора са по-малки от полюсите на статора. Съдържа намотка на катерица за осигуряване на стартов въртящ момент на ротора. Използва се в инструментални приложения.
  • Двигателите за хистерезис са самозадвижващи се двигатели. Тук роторът представлява гладък цилиндър, изграден от магнитно твърда кобалтова стомана с висока принудителна сила. Тези двигатели са скъпи и се използват там, където се изисква прецизна постоянна скорост. Обикновено се използва като сервомотори.

Двигател с постоянен ток

Тук роторът се възбужда с помощта на постоянен ток, подаван директно през плъзгащите пръстени. Използват се и индукция на променлив ток и токоизправители. Те обикновено са с големи размери като по-големи от 1 конски сили и т.н.

Двигател с постоянен ток

Двигател с постоянен ток

Приложения на синхронни двигатели

обикновено, синхронни двигатели се използват за приложения, при които се изисква прецизна и постоянна скорост. Приложенията с ниска мощност на тези двигатели включват позициониращи машини. Те се прилагат и в роботи задвижващи механизми . Топкови мелници, часовници, грамофони с магнитофони също използват синхронни двигатели. Освен тези двигатели се използват и като сервомотори и синхронизатори.

Тези двигатели се предлагат в частичен диапазон от размери на подкова до индустриални размери с висока мощност. Докато се използват в индустриални размери с висока мощност, тези двигатели изпълняват две важни функции. Единият е като ефективно средство за превръщане на променливотокова енергия в механична, а другият е Корекция на фактора на мощността . На кое приложение на сервомотора сте попаднали?