Ce este un motor sincron și unde este folosit

Motoarele electrice sincrone (SD) nu sunt la fel de comune ca motoarele asincrone cu veveriță. Dar sunt utilizate acolo unde este nevoie de un cuplu mare și în timpul lucrului frecvent suprasarcină. De asemenea, acest tip de motor este utilizat acolo unde este necesară o putere mare pentru a conduce mecanismele, datorită factorului de putere ridicat și capacității de a îmbunătăți factorul de putere al rețelei, ceea ce va reduce semnificativ costul energiei electrice și a încărcării pe linie. Ce este un motor sincron, unde este folosit și care sunt avantajele și dezavantajele sale, vom lua în considerare în acest articol.

Definiția și principiul acțiunii

În termeni simpli, un motor sincron este numit motor electric a cărui viteză de rotație a rotorului (arborelui) coincide cu viteza de rotație a câmpului magnetic al statorului.

Să analizăm pe scurt principiul funcționării unui astfel de motor electric - se bazează pe interacțiunea unui câmp magnetic rotativ al statorului, care este de obicei creat de un curent alternativ trifazat și un câmp magnetic constant al rotorului.

Câmpul magnetic constant al rotorului este creat de înfășurarea de excitație sau magneții permanenți. Curentul înfășurărilor statorului creează un câmp magnetic rotativ, în timp ce rotorul în modul de funcționare este un magnet permanent, polii săi se grăbesc spre poli opus ai câmpului magnetic al statorului. Ca urmare, rotorul se rotește sincron cu câmpul statorului, care este caracteristica principală a acestuia.

Reamintim că motor de inducție viteza de rotație a statorului MP și viteza de rotație a rotorului diferă în funcție de cantitatea de alunecare, iar caracteristica sa mecanică este „înclinată” cu un vârf în timpul alunecării critice (sub viteza de rotație nominală).

Viteza cu care se rotește câmpul magnetic al statorului poate fi calculată folosind următoarea ecuație:

N = 60f / p

f este frecvența curentului în înfășurare, Hz, p este numărul de perechi de poli.

În consecință, viteza de rotație a arborelui motor sincron este determinată de aceeași formulă.

Majoritatea motoarelor electrice de curent alternativ utilizate în producție sunt fabricate fără magneți permanenți, dar cu o înfășurare de excitație, în timp ce motoarele de curent alternativ sincrone cu putere redusă sunt realizate cu magneți permanenți pe rotor.

Curentul înfășurării pe câmp este furnizat prin inele și un ansamblu perie. Spre deosebire de un motor electric colector, unde un colector (un set de plăci dispuse longitudinal) este utilizat pentru a transmite curentul la o bobină rotativă, inelele sunt montate pe sincron peste un capăt al statorului.

Excitatorii tiristori, adesea numiți „VTE” (cu numele unuia din seria de astfel de dispozitive de producție internă) sunt în prezent sursa de excitare a curentului direct.Anterior, a fost folosit sistemul de excitație generator-motor, când un generator a fost instalat pe același arbore cu motorul (este și un excitator), care rezistențe curent aplicat la înfășurarea pe câmp.

Rotorul celor aproape toate motoarele cu curent continuu sincron este realizat fără o înfășurare de excitație și cu magneți permanenți, deși sunt în principiu similare cu LED-urile AC, acestea sunt foarte diferite în ceea ce privește modul în care sunt conectate și controlate de la mașinile clasice trifazate.

Una dintre caracteristicile principale ale unui motor electric este o caracteristică mecanică. Ea motoare sincrone aproape de o linie orizontală dreaptă. Aceasta înseamnă că sarcina pe arbore nu afectează viteza acestuia (până când nu atinge o valoare critică).

Acest lucru se realizează tocmai datorită excitării de curent direct, motiv pentru care motorul electric sincron menține perfect revoluții constante sub schimbări de sarcini, suprasarcini și căderi de tensiune (până la o anumită limită).

Mai jos vedeți simbolul din diagrama mașinii sincrone.

Proiectarea rotorului

Ca orice alt motor, un motor electric sincron este format din două părți principale:

• Statorului. Înfășurările sunt amplasate în ea. Se mai numește și ancoră.
• Rotor. Pe el se instalează magneți permanenți sau o înfășurare de excitație. Este, de asemenea, numit inductor, datorită scopului său - de a crea un câmp magnetic).

Pentru a alimenta curentul înfășurării pe câmp, sunt instalate 2 inele pe rotor (deoarece excitația este cu curent direct, „+” este furnizat unuia dintre ele și „-” celuilalt). Periile sunt fixate pe suportul periei.

 

Rotorii motoarelor cu sincronizare alternativă sunt de două tipuri, în funcție de scopul:

1. Explicat polar. Polii (bobine) sunt clar vizibili. Utilizați la viteze mici și un număr mare de poli.
2. Implicit - pare un semifabricat rotund, în fanta pe care sunt așezate firele înfășurărilor. Utilizați la viteze mari de rotație (3000, 1500 rpm) și un număr mic de poli.

Pornirea motorului sincron

O caracteristică a acestui tip de mașini electrice este aceea că nu poate fi conectată pur și simplu la rețea și în așteptarea lansării acesteia. În plus, pentru funcționarea LED-ului este necesară nu numai sursa curentului de excitație, ci are și un circuit de pornire destul de complicat.

Pornirea are loc ca într-un motor cu inducție și pentru a crea un moment de pornire, pe lângă înfășurarea pe câmp, este instalată o înfășurare suplimentară de scurtcircuit cu „veveriță” pe rotor. Se mai numește și o înfășurare „amortizantă”, deoarece crește stabilitatea în timpul suprasarcinelor bruște.

Curentul de excitație în înfășurarea rotorului la pornire este absent, iar atunci când accelerează la o viteză sub-sincronă (3-5% mai mică decât sincronă), se aplică curentul de excitație, după care acesta și curentul stator oscilează, motorul intră în sincronism și intră în modul de operare.

Pentru a limita curenții de pornire ai mașinilor puternice, uneori reduc tensiunea la bornele înfășurărilor statorului prin conectarea unui autotransformator sau a unor rezistențe în serie.

În timp ce mașina sincronă pornește în regim asincron, rezistențele sunt conectate la înfășurarea pe câmp, a cărei rezistență depășește rezistența înfășurării în sine de 5-10 ori. Acest lucru este necesar pentru ca fluxul magnetic pulsator care apare sub acțiunea curenților induși în înfășurare în timpul pornirii să nu încetinească accelerația și, de asemenea, pentru a nu deteriora înfășurările din cauza emf-ului indus în ea.

Vizualizări

Există o mulțime de tipuri de astfel de mașini, designul unui motor de curent alternativ sincron cu înfășurări de excitație, ca cel mai frecvent în producție, a fost descris mai sus. Există și alte tipuri, cum ar fi:

• Motoare sincrone cu magnet permanent. Este vorba despre diverse motoare electrice, cum ar fi PMSM - motor sincron cu magnet permanent, BLDC - curent continuu fără perii și altele. Diferențele dintre care constă în metoda de control și forma curentului (sinusoidal sau trapezoidal). De asemenea, se numesc motoare fără perii sau fără perii.Folosit în mașini-unelte, modele controlate radio, scule electrice etc. Ele nu funcționează direct din curent continuu, ci printr-un convertor special.
• Motoare cu pas - motoare sincrone fără perii, în care rotorul ține cu precizie poziția specificată, sunt utilizate pentru poziționarea instrumentului de lucru în mașinile CNC și pentru a controla diverse elemente ale sistemelor automate (de exemplu, poziția valvei de accelerație în mașină). Ele constau dintr-un stator, în acest caz, înfășurările de excitație sunt amplasate pe el și un rotor, care este confecționat dintr-un material magnetic sau dur magnetic. Structurale foarte asemănătoare cu tipurile anterioare.
• Reactiv.
• Histerezis.
• Isterieză reactivă.

Ultimele trei tipuri de LED-uri nu au, de asemenea, perii, funcționează datorită designului special al rotorului. LED-urile reactive disting trei dintre design-urile lor: un rotor transversal stratificat, un rotor cu poli distinși și un rotor axificat stratificat. O explicație a principiului activității lor este destul de complicată și va lua o cantitate mare, așa că o vom omite. Astfel de motoare în practică, este probabil să întâlniți rar. Acestea sunt în principal utilaje cu putere redusă utilizate în automatizare.

Scopul aplicatiei

Motoarele sincrone sunt mai scumpe decât cele asincrone, în plus, necesită o sursă suplimentară de excitație a curentului direct - acest lucru reduce parțial lățimea domeniului de aplicare a acestui tip de mașini electrice. Cu toate acestea, motoarele electrice sincrone sunt utilizate pentru a conduce mecanisme în care sunt posibile supraîncărcări și este necesară menținerea precisă a revoluțiilor stabile.

Mai mult decât atât, sunt utilizate cel mai adesea în domeniul capacităților mari - sute de kilowati și unități de megawati și, în același timp, pornirea și oprirea sunt destul de rare, adică mașinile funcționează în permanență mult timp. Această aplicație se datorează faptului că mașinile sincrone funcționează cu cos Ф phi aproape de 1 și pot furniza energie reactivă rețelei, ceea ce îmbunătățește factorul de putere al rețelei și reduce consumul, ceea ce este important pentru întreprinderi.

Avantaje și dezavantaje

În cuvinte simple, atunci orice mașină electrică are avantajele și contra. Avantajele unui motor sincron sunt:

1. Lucrați cu cosPhI = 1, datorită excitației de curent direct, respectiv, nu consumă energie reactivă din rețea.
2. În timpul funcționării, cu supraexcitatie, acestea dau putere reactivă rețelei, îmbunătățind factorul de putere al rețelei, căderea de tensiune și pierderile din ea, iar CM-ul generatoarelor de centrale.
3. Momentul maxim dezvoltat pe arborele LED-ului este proporțional cu U, iar pentru AD - U² (dependență quadratică de tensiune). Aceasta înseamnă că ledul are o capacitate și o stabilitate de încărcare bună, care sunt păstrate în timpul unei căderi de tensiune în rețea.
4. În consecință, viteza de rotație este stabilă în timpul supraîncărcărilor și al dependenței, în cadrul capacității de suprasarcină, în special cu creșterea curentului de excitație.

Cu toate acestea, un dezavantaj semnificativ al unui motor sincron este că designul său este mai complicat decât cel al unui asincron cu un rotor scurtcircuitat; este necesar un excitator, fără de care acesta nu poate funcționa. Toate acestea conduc la un cost mai mare în comparație cu mașinile asincrone și la dificultăți de întreținere și funcționare.

Poate că avantajele și dezavantajele motoarelor sincrone se termină aici. În acest articol, am încercat să sintetizăm informațiile generale despre motoarele sincrone. Dacă aveți ceva de completat materialul - scrieți în comentarii.

Materiale conexe:

• Ce este un rotor și un stator
• Cum se transmite electricitatea pe distanțe fără fire
• Ce este un convertor de frecvență