En egenskap hos synkrona elmotorer är att det magnetiska flödet och rotorn har samma rotationshastighet. Av denna anledning ändrar inte rotorn på en elmotor sin hastighet när belastningen ökar. Det finns en lindning på rotorn som skapar ett magnetfält.
Ibland används kraftfulla permanentmagneter. Vanligtvis i synkronmaskiner finns det lika många lindningar på rotorn som det finns på statorn. Så det visar sig att utjämna rotationshastigheten för det magnetiska flödet och rotorn. Lasten som är ansluten till motorn påverkar inte varvtalet alls.
Elektrisk motordesign
Enheten i en synkronmotor består av följande element:
- Den fasta delen är statorn, på vilken lindningarna är placerade.
- Mobil rotor, ibland kallad induktor eller armatur.
- Främre och bakre omslag.
- Rotormonterade lager.
Det finns fritt utrymme mellan armatur och stator. Lindningar läggs i spåren, de är anslutna istjärna. Så snart spänning appliceras på motorn börjar ström att flyta genom ankarlindningen. Ett magnetfält bildas runt induktorn. Men även statorn är strömsatt. Och det är här det magnetiska flödet kommer in. Dessa fält är förskjutna från varandra.
Hur fungerar en synkronmotor
I synkrona maskiner är elektromagneterna på statorn poler, eftersom de arbetar på likström. Tot alt finns det två scheman genom vilka statorlindningarna är anslutna:
- Salifole.
- Implicit pol.
För att minska det magnetiska motståndet och optimera förutsättningarna för fältets passage, används kärnor gjorda av ferromagneter. De finns i både statorn och rotorn.
De är gjorda av speciella kvaliteter av elektriskt stål, som innehåller en enorm mängd av ett sådant element som kisel. Med detta är det möjligt att avsevärt minska virvelströmmen, samt öka metallens elektriska motstånd.
Driften av synkrona elmotorer är baserad på interaktionen mellan statorn och rotorpolerna. Vid start accelererar den till flödeshastigheten. Det är under sådana förhållanden som elmotorn arbetar i synkront läge.
Startmetod med elektrisk hjälpmotor
Tidigare användes speciella startmotorer, som kopplades till motorn med hjälp av mekaniska anordningar (remdrift, kedja, etc.). Under uppstarten började rotorn rotera och accelererade gradvis,nått den synkrona hastigheten. Efter det började själva motorn att fungera. Detta är precis principen för driften av en synkronmotor, oavsett design och tillverkare.
En förutsättning är att startmotorn måste ha en effekt på cirka 15 % av den accelererade motorns. Denna kraft är tillräckligt för att starta vilken synkronmotor som helst, även om en liten belastning är ansluten till den. Denna metod är ganska komplicerad och kostnaden för hela utrustningen ökar kraftigt.
Modern lanseringsmetod
Moderne konstruktioner av synkronmotorer är inte utrustade med sådana överklockningskretsar. Ett annat triggersystem används. Ungefär på detta sätt slås synkronmaskinen på:
- Med hjälp av en reostat stängs rotorlindningarna. Som ett resultat blir ankaret kortslutet, som på enkla induktionsmotorer.
- Rotorn har också en ekorrburlindning som är lugnande och förhindrar att ankaret svänger under synkroniseringen.
- Så snart ankaret når sin lägsta rotationshastighet kopplas likström till dess lindningar.
- Om permanentmagneter används måste externa startmotorer användas.
Det finns kryogena synkrona elmotorer som använder en omvänd design. Excitationslindningarna är gjorda avsupraledande material.
Fördelar med synkrona maskiner
Asynkrona och synkrona motorer har mycket liknande design, men det finns fortfarande skillnader. I den senare finns en klar fördel i att exciteringen sker från en likströmskälla. I detta fall kan motorn arbeta med en mycket hög effektfaktor. Det finns även andra fördelar med synkronmotorer:
- De fungerar i hög takt. Detta låter dig minska strömförbrukningen och minskar också avsevärt strömförluster. Verkningsgraden för en synkronmaskin kommer att vara mycket högre än för en asynkronmotor med samma effekt.
- Vridmomentet beror direkt på spänningen i nätet. Även om spänningen i nätet minskar kommer strömmen att finnas kvar.
Men fortfarande, asynkrona maskiner används mycket oftare än synkrona. Faktum är att de har stor tillförlitlighet, enkel design, kräver inget extra underhåll.
Nackdelar med synkronmotorer
Det visar sig att synkrona maskiner har mycket fler nackdelar. Här är bara de viktigaste:
- Kretsen för en synkronmotor är ganska komplex, den består av ett stort antal element. Det är av denna anledning som kostnaden för enheten är mycket hög.
- Se till att använda en konstant källa för att driva induktornnuvarande. Detta komplicerar hela konstruktionen avsevärt.
- Proceduren för att starta en elmotor är ganska komplicerad än för asynkrona maskiner.
- Det är möjligt att justera rotorhastigheten endast genom att använda frekvensomriktare.
I allmänhet uppväger fördelarna betydligt nackdelarna med synkronmotorer. Av denna anledning används de mycket ofta där det är nödvändigt att genomföra en kontinuerlig kontinuerlig produktionsprocess, där det inte är nödvändigt att stoppa och starta utrustningen ofta. Synkronmaskiner finns i kvarnar, krossar, pumpar, kompressorer. De stängs sällan av, de arbetar nästan konstant. Genom att använda sådana motorer kan betydande energibesparingar uppnås.
