Senkron motor nedir ve nerede kullanılır?
Senkron elektrik motorları (SD) asenkron sincap kafesli motorlar kadar yaygın değildir. Ancak büyük bir torkun gerekli olduğu ve sık çalışma sırasında kullanılırlar aşırı yükleme. Ayrıca, bu tür motor, yüksek güç faktörü ve şebekenin güç faktörünü iyileştirme kabiliyeti nedeniyle mekanizmaları çalıştırmak için büyük güç gereken yerlerde kullanılır, bu da elektrik maliyetini ve hattaki yükü önemli ölçüde azaltacaktır. Senkron motor nedir, nerede kullanılır ve bu makalede dikkate alacağımız artıları ve eksileri nelerdir.
Eylemin tanımı ve prensibi
Basit bir ifadeyle, senkron bir motora, rotorun (şaftın) dönme hızı, stator manyetik alanının dönme hızı ile çakışan bir elektrik motoru olarak adlandırılır.
Kısaca böyle bir elektrik motorunun çalışma prensibini ele alalım - genellikle üç fazlı alternatif akım ve rotorun sabit bir manyetik alanı tarafından oluşturulan dönen bir stator manyetik alanının etkileşimine dayanır.
Rotorun sabit manyetik alanı, uyarma sargısı veya sabit mıknatıslar tarafından oluşturulur. Stator sargılarındaki akım dönen bir manyetik alan yaratırken, çalışma modundaki rotor kalıcı bir mıknatıstır, kutupları stator manyetik alanının karşı kutuplarına koşar. Sonuç olarak, rotor ana özelliği olan stator alanı ile senkronize olarak döner.
Hatırlamak endüksiyon motoru stator MP dönme hızı ve rotor dönme hızı kayma miktarına göre değişir ve mekanik özelliği kritik kayma sırasında (nominal dönme hızının altında) bir tepe ile “kamburlanır”.
Stator manyetik alanının dönme hızı aşağıdaki denklem kullanılarak hesaplanabilir:
N = 60f / p
f sarımdaki akımın frekansıdır, Hz, p kutup çifti sayısıdır.
Buna göre, senkron motor şaftının dönüş hızı aynı formülle belirlenir.
Üretimde kullanılan AC elektrik motorlarının çoğu kalıcı mıknatıslar olmadan, ancak bir uyarma sargısı ile yapılırken, düşük güçlü senkron AC motorlar rotordaki kalıcı mıknatıslarla yapılır.
Alan sargısına giden akım halkalar ve bir fırça tertibatı ile sağlanır. Akımı dönen bir bobine iletmek için bir toplayıcının (boylamasına düzenlenmiş bir dizi plaka) kullanıldığı bir toplayıcı elektrik motorunun aksine, halkalar statorun bir ucu boyunca senkronize olarak monte edilir.
Genellikle "VTE" olarak adlandırılan tristör uyarıcılar (bu tür yerli üretim cihazlarından birinin adıyla), şu anda doğru akım uyarımının kaynağıdır.Daha önce, jeneratörle motorla aynı şaft üzerine bir jeneratör takıldığında (aynı zamanda bir uyarıcıdır) jeneratör-motor uyarma sistemi kullanılıyordu. dirençler alan sargısına uygulanan akım.
Neredeyse tüm senkron DC motorların rotoru, uyarma sargısı olmadan ve kalıcı mıknatıslarla gerçekleştirilir, ancak prensipte AC LED'lere benzer olmalarına rağmen, klasik üç fazlı makinelere bağlanma ve kontrol edilme şekilleri bakımından büyük farklılıklar gösterirler.
Bir elektrik motorunun ana özelliklerinden biri mekanik bir özelliktir. Düz yatay bir çizgiye yakın senkron motorlar. Bu, şaft üzerindeki yükün hızını etkilemediği anlamına gelir (kritik bir değere ulaşıncaya kadar).
Bu tam olarak doğru akım uyarımı nedeniyle elde edilir; bu nedenle senkron elektrik motoru, değişen yükler, aşırı yükler ve voltaj düşüşleri (belirli bir sınıra kadar) altında sabit devirleri mükemmel şekilde korur.
Aşağıda senkron makinenin şemasındaki sembolü görüyorsunuz.
Rotor tasarımı
Diğerleri gibi, senkron bir elektrik motoru iki ana bölümden oluşur:
- Stator. Sargılar içinde bulunur. Buna çapa da denir.
- Rotor. Üzerine kalıcı mıknatıslar veya bir uyarma sargısı monte edilmiştir. Ayrıca amacı nedeniyle - manyetik alan oluşturmak için indüktör olarak da adlandırılır).
Alan sargısına akım sağlamak için, rotor üzerine 2 halka takılır (uyarma doğru akım olduğundan, bunlardan birine “+” ve diğerine “-” verilir). Fırçalar, fırça tutucusuna tutturulmuştur.
Senkron AC motorların rotorları, amaca bağlı olarak iki tiptir:
- Açıkça kutupsal. Kutuplar (bobinler) açıkça görülebilir. Düşük hızlarda ve çok sayıda kutuplarda kullanın.
- Örtük - sargı tellerinin döşendiği yuvada yuvarlak bir boşluk gibi görünüyor. Yüksek dönme hızlarında (3000, 1500 rpm) ve az sayıda kutupta kullanın.
Senkron motor başlatma
Bu tür elektrikli makinelerin bir özelliği, sadece ağa bağlanamaması ve başlatılmasını beklememesidir. Ek olarak, LED'in çalışması için sadece uyarma akımının kaynağına ihtiyaç duyulmaz, aynı zamanda oldukça karmaşık bir başlatma devresine de sahiptir.
Çalıştırma, bir endüksiyon motorunda olduğu gibi gerçekleşir ve bir başlangıç anı oluşturmak için, alan sargısına ek olarak, rotor üzerine ek bir kısa devre “sincap kafesi” sargısı yerleştirilir. Aynı zamanda “sönümleme” sargısı olarak da adlandırılır, çünkü ani aşırı yüklenmeler sırasında dengeyi artırır.
Devreye almada rotor sargısındaki uyarma akımı yoktur ve bir eşzamanlı hıza (eşzamanlıdan% 3-5 daha az) hızlandığında, uyarım akımı uygulanır, bundan sonra ve stator akımı salınır, motor senkronizme girer ve çalışma moduna girer.
Güçlü makinelerin başlangıç akımlarını sınırlamak için, bazen seri olarak bir otomatik transformatör veya direnç bağlayarak stator sargılarının terminallerindeki voltajı azaltırlar.
Senkron makine asenkron modda başlarken, dirençler alan sargısına bağlanır, direnci sargının direncini 5-10 kat aşar. Bu, başlatma sırasında sargıda indüklenen akımların etkisi altında ortaya çıkan titreşimli manyetik akının hızlanmayı yavaşlatmaması ve ayrıca indüklenen emf nedeniyle sargılara zarar vermemesi için gereklidir.
Görüntüleme
Bu tür makinelerin birçok türü vardır, üretimde en yaygın olarak uyarma sargılarına sahip senkron bir alternatif akım motorunun tasarımı yukarıda açıklanmıştır. Başka türler de vardır, örneğin:
- Daimi mıknatıslı senkron motorlar. Bunlar PMSM - sabit mıknatıslı senkron motor, BLDC - Fırçasız Doğru Akım ve diğerleri gibi çeşitli elektrik motorlarıdır. Aralarındaki kontrol yöntemi ve akımın şekli (sinüzoidal veya trapezoidal) arasındaki farklar. Bunlara fırçasız veya fırçasız motorlar da denir.Takım tezgahlarında, radyo kontrollü modellerde, elektrikli aletlerde vb. Doğrudan doğru akımdan değil, özel bir dönüştürücü aracılığıyla çalışırlar.
- Adım motorları - rotorun tam olarak belirtilen konumu tuttuğu senkron fırçasız motorlar, çalışma takımını CNC makinelerine yerleştirmek ve otomatik sistemlerin çeşitli öğelerini (örneğin, gaz kelebeği valfinin araçtaki konumu) kontrol etmek için kullanılır. Bir statordan oluşurlar, bu durumda, uyarma sargıları üzerinde bulunur ve manyetik olarak yumuşak veya manyetik olarak sert malzemeden yapılmış bir rotor. Yapısal olarak önceki tiplere çok benzer.
- Reaktif.
- Histerezis.
- Reaktif histerezis.
Son üç LED türünün de fırçaları yoktur, rotorun özel tasarımı nedeniyle çalışırlar. Reaktif LED'ler tasarımlarının üçünü ayırt eder: enine tabakalı rotor, farklı kutuplara sahip rotor ve eksenel tabakalı rotor. Çalışma prensibinin açıklaması oldukça karmaşıktır ve büyük miktarda alacaktır, bu yüzden onu atlayacağız. Bu tür motorlar pratikte, nadiren karşılaşmanız muhtemeldir. Bunlar esas olarak otomasyonda kullanılan düşük güçlü makinelerdir.
Uygulama kapsamı
Senkron motorlar, asenkron motorlardan daha pahalıdır, ayrıca ek bir doğru akım uyarımı kaynağı gerektirirler - bu, bu tür elektrikli makinelerin kapsamının genişliğini kısmen azaltır. Bununla birlikte, senkron elektrik motorları, aşırı yüklerin mümkün olduğu ve kararlı devirlerin hassas bakımının gerekli olduğu mekanizmaları tahrik etmek için kullanılır.
Dahası, çoğunlukla büyük kapasiteler alanında kullanılır - yüzlerce kilowatt ve megawatt birimi ve aynı zamanda başlatma ve durdurma oldukça nadirdir, yani makineler uzun bir süre boyunca saatlerce çalışır. Bu uygulama, senkron makinelerin 1'e yakın cos и phi ile çalıştığı ve ağın güç faktörünü geliştiren ve işletmeler için önemli olan tüketimini azaltan ağa reaktif güç sağlayabilmesinden kaynaklanmaktadır.
Avantajlar ve dezavantajlar
Basit bir deyişle, herhangi bir elektrikli otomobilin artıları ve eksileri vardır. Senkron motorun avantajları:
- Sırasıyla doğru akım uyarımı nedeniyle cosPhI = 1 ile çalışın, ağdan reaktif güç tüketmezler.
- Çalışma sırasında, aşırı uyarma ile ağa reaktif güç verir, ağın güç faktörünü, voltaj düşüşünü ve kayıplarını iyileştirir ve santral jeneratörlerinin CM'si artar.
- LED'in şaftında geliştirilen maksimum moment U ve AD - U² için (gerilime karesel bağımlılık) orantılıdır. Bu, LED'in ağdaki bir voltaj düşüşü sırasında korunan iyi yük kapasitesine ve kararlılığa sahip olduğu anlamına gelir.
- Tüm bunların bir sonucu olarak, aşırı yük ve çökme sırasında, aşırı yük kapasitesi dahilinde, özellikle artan uyarma akımı ile dönme hızı sabittir.
Bununla birlikte, bir senkron motorun önemli bir dezavantajı, tasarımının kısa devre rotorlu bir asenkrondan daha karmaşık olmasıdır; onsuz çalışamayan bir uyarıcıya ihtiyaç vardır. Bütün bunlar, asenkron makinelere kıyasla daha yüksek bir maliyete ve bakım ve işletme zorluklarına neden olur.
Belki de senkron motorların avantajları ve dezavantajları burada biter. Bu yazıda senkron motorlar hakkında genel bilgileri özetlemeye çalıştık. Malzemeyi tamamlayacak bir şeyiniz varsa - yorumlara yazın.
İlgili malzemeler:
Yükleniyor...
