Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Synchrónne elektromotory (DM) nie sú také bežné ako asynchrónne s rotorom vačkovej klietky. Používajú sa tam, kde je potrebný veľký krútiaci moment av procese práce dochádza k častému preťaženiu. Aj tento typ motora sa používa tam, kde je potrebný väčší výkon na poháňanie mechanizmov, kvôli vysokému účinníku a schopnosti zlepšiť účinník siete, čo výrazne zníži náklady na elektrickú energiu a záťaž na linke. Čo je to synchrónny motor, kde sa používa a aké sú jeho výhody, mínusy, uvažujeme v tomto článku.

Definícia a princíp činnosti

Jednoducho povedané, synchrónny je elektromotor, ktorého otáčky rotora (hriadeľa) sa zhodujú s rýchlosťou otáčania magnetického poľa statora.

Vezmime si stručne princíp fungovania takéhoto elektromotora - je založený na interakcii rotujúceho magnetického poľa statora, ktorý je zvyčajne tvorený trojfázovým striedavým prúdom a konštantným magnetickým poľom rotora.

Konštantné magnetické pole rotora je tvorené budiacim vinutím alebo permanentnými magnetmi. Prúd vo vinutí statora vytvára rotujúce magnetické pole, zatiaľ čo rotor v prevádzkovom móde je permanentný magnet, ktorého póly sa ponáhľajú na opačné póly magnetického poľa statora. V dôsledku toho sa rotor otáča synchrónne so statorovým poľom, čo je jeho hlavný znak.

Pripomeňme, že pri asynchrónnom motore sa rýchlosť otáčania statora MP a rýchlosť otáčania rotora líšia veľkosťou sklzu a jeho mechanická charakteristika je „hrbená“ s maximom pri kritickom sklze (pod jeho menovitou rýchlosťou otáčania).

Rýchlosť, ktorou sa magnetické pole statora otáča, sa môže vypočítať podľa nasledujúcej rovnice: \ t

N = 60f / p

f je frekvencia prúdu vo vinutí, Hz, p je počet párov pólov.

Podľa toho sa podľa toho istého vzorca určí rýchlosť otáčania hriadeľa synchrónneho motora.

Väčšina AC motorov používaných vo výrobe sa vyrába bez permanentných magnetov, ale s budiacim vinutím, zatiaľ čo synchrónne striedavé motory s nízkym výkonom sa vyrábajú s permanentnými magnetmi na rotore.

Prúd do budiaceho vinutia je dodávaný krúžkami a zostavou kefy. Na rozdiel od elektromotora kolektora, kde sa na prenos prúdu do rotačnej cievky (súbor pozdĺžne usporiadaných dosiek) používa kolektor, sú na jednom z koncov statora inštalované synchrónne krúžky.

Zdrojom excitácie jednosmerného prúdu je v súčasnosti tyristorové patogény, často nazývané "VTE" (po jednom z radu takýchto zariadení domácej výroby). Predtým sa použil budiaci systém generátor-motor, keď bol generátor (známy tiež ako patogén) nainštalovaný na tom istom hriadeli ako motor, ktorý priviedol prúd cez rezistory na vinutie poľa.

Rotor takmer všetkých synchrónnych jednosmerných motorov sa vykonáva bez budiaceho vinutia, ale s permanentnými magnetmi, hoci sú v princípe podobné AC LED, líšia sa veľmi od klasických trojfázových strojov tak, ako sú pripojené a prevádzkované.

Jednou z hlavných charakteristík elektromotora je mechanická charakteristika. V synchrónnych elektromotoroch je blízko rovnej vodorovnej čiary. To znamená, že zaťaženie hriadeľa neovplyvní jeho rýchlosť (kým nedosiahne určitú kritickú hodnotu).

To sa dosahuje vďaka excitácii konštantným prúdom, preto synchrónny elektromotor udržuje konštantnú rýchlosť dokonale pri meniacom sa zaťažení, preťažení a pri poklesoch napätia (až do určitého limitu).

Nižšie vidíte symbol na diagrame synchrónneho stroja.

Konštrukcia rotora

Podobne ako ktorýkoľvek iný synchrónny motor pozostáva z dvoch hlavných častí:

  • Stator. V ňom sú vinutia. Nazýva sa tiež kotvou.
  • Rotor. Na ňom sú nainštalované permanentné magnety alebo vinutia poľa. To je tiež nazývané induktor, pretože jeho účel - vytvoriť magnetické pole).

Na privádzanie prúdu do budiaceho vinutia sú na rotore nainštalované 2 krúžky (pretože excitácia je jednosmerný, jeden z nich je napájaný „+“ a druhý „-“). Kefy pripevnené k držiaku kefy.

Rotory synchrónnych elektromotorov striedavého prúdu sú v závislosti od účelu dvojakého typu:

  1. Pravý pól. Póly (cievky) sú jasne viditeľné. Používa sa pri nízkych rýchlostiach a veľkom počte pólov.
  2. Off-pól - vyzerá ako kruhový blok, v štrbine, na ktorej sú položené drôty vinutí. Používa sa pri vysokých otáčkach (3000, 1500 ot / min) a malom počte pólov.

Synchrónny štart motora

Charakteristickým znakom tohto typu elektromobilov je, že sa nedá jednoducho zapojiť do siete a čakať na jej spustenie. Okrem práce LED je potrebný nielen zdroj budiaceho prúdu, ale aj pomerne komplikovaná štartovacia schéma.

Spustenie nastane ako pri asynchrónnom motore a na vytvorenie štartovacieho momentu sa okrem navíjacieho vinutia na rotor umiestni prídavné skratové vinutie „klietka s veveričkami“. Tiež sa nazýva „tlmiace“ vinutie, pretože zvyšuje stabilitu pri náhlom preťažení.

Chýba budiaci prúd v rotorovom vinutí počas štartu, a keď sa zrýchli na subsynchrónne otáčky (o 3 - 5% menej synchrónne), aplikuje sa excitačný prúd, po ktorom a statorový prúd oscilujú, motor prechádza do synchrónnosti a ide do prevádzky.

Aby sa obmedzili štartovacie prúdy strojov s vysokým výkonom, niekedy znižujú napätie na svorkách vinutí statora pripojením autotransformátora alebo odporov v sérii.

Zatiaľ čo sa synchrónny stroj spúšťa v asynchrónnom režime, rezistory sa pripájajú na vinutie poľa, ktorého odpor presahuje odpor samotného vinutia 5 až 10 krát. To je nevyhnutné, aby pulzujúci magnetický tok vznikajúci pri pôsobení prúdov indukovaných vo vinutí počas spúšťania nespomalil zrýchlenie, a tiež aby nedošlo k poškodeniu vinutí vplyvom indukovaného emf.

typy

Existuje mnoho typov takýchto strojov, konštrukcia synchrónneho striedavého elektromotora s budiacimi vinutiami, ako najbežnejšia vo výrobe, bola opísaná vyššie. Existujú aj iné typy, ako napríklad:

  • Synchrónne motory s permanentnými magnetmi. Jedná sa o rôzne elektromotory, ako napríklad PMSM - synchrónny motor s permanentným magnetom, BLDC - Brushless Direct Current a ďalšie. Rozdiely medzi nimi sú v spôsobe riadenia a vo forme prúdu (sínusový alebo lichobežníkový). Tiež sa nazývajú bezkartáčové alebo bezkartáčové motory. Používa sa v obrábacích strojoch, rádiom riadených modeloch, elektrických nástrojoch atď. Pracujú nie priamo z DC, ale cez špeciálny konvertor.
  • Krokové motory - synchrónne bezkartáčové motory, v ktorých rotor presne drží vopred určenú polohu, používajú sa na umiestnenie pracovného nástroja do CNC obrábacích strojov a na ovládanie rôznych prvkov automatických systémov (napríklad polohy škrtiacej klapky vo vozidle). Pozostávajú zo statora, v tomto prípade sú na ňom umiestnené budiace vinutia a rotor, ktorý je vyrobený z mäkkého magnetického alebo tvrdého magnetického materiálu. Štruktúrne veľmi podobné predchádzajúcim typom.
  • Reaktívne.
  • Hysterézie.
  • Reaktívne hysterézie.

Posledné tri typy DM tiež nemajú kefy, pracujú kvôli špeciálnej konštrukcii rotora. Pri reaktívnom diabete sa rozlišujú tri z nich: krížový vrstvený rotor, rotor s výraznými pólmi a axiálne stratifikovaný rotor. Vysvetlenie princípu ich práce je dosť zložité a bude trvať veľké množstvo, preto ho vynecháme. Takéto elektromotory v praxi, budete pravdepodobne stretávať zriedka. Ide najmä o nízkoenergetické stroje používané v automatizácii.

Rozsah uplatňovania

Synchrónne motory sú drahšie ako asynchrónne, okrem toho vyžadujú dodatočný zdroj excitácie jednosmerného prúdu - čo čiastočne znižuje šírku rozsahu tohto typu elektrických strojov. Synchrónne elektromotory sa však používajú na pohon mechanizmov, kde je možné preťaženie a vyžaduje sa presná údržba stabilných otáčok.

Najčastejšie sa používa v oblasti vysokého výkonu - stoviek kilowattov a jednotiek megawattov a zároveň sa začína a zastavuje veľmi zriedka, to znamená, že stroje pracujú nepretržite po dlhú dobu. Takéto použitie je spôsobené tým, že synchrónne stroje pracujú s cosFi takmer 1 a môžu produkovať jalový výkon do siete, v dôsledku čoho sa zlepšuje účinník siete a znižuje sa jej spotreba, čo je dôležité pre podniky.

Výhody a nevýhody

Jednoducho povedané, každé elektrické auto má svoje klady a zápory. Pozitívna strana synchrónneho motora je:

  1. Práca s cosFi = 1, kvôli excitácii jednosmerným prúdom, resp. Nespotrebováva jalový výkon zo siete.
  2. Počas prevádzky, s nadexcitáciou, sa do siete dodáva jalový výkon, čím sa zlepšuje účinník siete, pokles napätia a straty v ňom a zvyšuje sa KM generátorov.
  3. Maximálny moment vyvinutý na hriadeli SD je úmerný U a pre AD je to U² (kvadratická závislosť na napätí). To znamená, že CD má dobrú nosnosť a stabilitu práce, ktorá sa zachová pri poklese napätia v sieti.
  4. V dôsledku toho je rýchlosť otáčania stabilná počas preťaženia a poklesu v medziach preťažovacej kapacity, najmä so zvyšujúcim sa budiacim prúdom.

Podstatnou nevýhodou synchrónneho motora je však to, že jeho konštrukcia je zložitejšia ako konštrukcia asynchrónneho motora so skráteným rotorom, pričom je potrebný patogén, bez ktorého nebude schopný pracovať. To všetko vedie k vyšším nákladom v porovnaní s asynchrónnymi strojmi a ťažkostiam pri údržbe a prevádzke.

Možno, že výhody a nevýhody synchrónnych elektromotorov tam končí. V tomto článku sme sa snažili zhrnúť všeobecné informácie o synchrónnych motoroch. Ak máte niečo pridať materiál - napíšte do komentárov.

Materiály na túto tému:

  • Čo je to rotor a stator
  • Ako sa prenáša elektrina na vzdialenosti bez vodičov
  • Čo je frekvenčný menič

Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Kategórie:

Vedomostná základňa