Cecha silników synchronicznychpolega na tym, że strumień magnetyczny i wirnik mają taką samą prędkość obrotową. Z tego powodu wirnik silnika elektrycznego nie zmienia swojej prędkości wraz ze wzrostem obciążenia. Na wirniku znajduje się uzwojenie, które wytwarza pole magnetyczne.
Czasami używane są silne magnesy trwałe.Zwykle w maszynach synchronicznych na wirniku jest tyle zwojów, co na stojanie. Okazuje się więc, że wyrównuje prędkości obrotowe strumienia magnetycznego i wirnika. Obciążenie podłączone do silnika elektrycznego w ogóle nie wpływa na prędkość.
Konstrukcja silnika elektrycznego
Synchroniczne urządzenie silnikowe składa się z następujących elementów:
- Częścią stałą jest stojan, na którym znajdują się uzwojenia.
- Ruchomy wirnik, czasami nazywany cewką lub twornikiem.
- Przednia i tylna okładka.
- Łożyska montowane na wirniku.
Między zworą a stojanem jest wolna przestrzeńprzestrzeń. Uzwojenia układane są w rowkach, są połączone z gwiazdą. Natychmiast po przyłożeniu napięcia do silnika prąd zaczyna płynąć przez uzwojenie twornika. Wokół induktora powstaje pole magnetyczne. Ale stojan jest również zasilany energią. I tu powstaje strumień magnetyczny. Te pola są przesunięte względem siebie.
Jak działa silnik synchroniczny
W maszynach synchronicznych elektromagnesy na stojanie są biegunami, ponieważ działają na prąd stały. W sumie istnieją dwa schematy, za pomocą których uzwojenia stojana są połączone:
- Wyraźny biegun.
- Ukryty biegun.
W celu zmniejszenia reluktancji i optymalizacji warunków przejścia w polu stosowane są rdzenie wykonane z ferromagnesów. Są dostępne zarówno w stojanie, jak i wirniku.
Wykonane są ze specjalnych gatunkówstal elektrotechniczna, która zawiera ogromną ilość pierwiastka, np. krzemu. Dzięki temu można znacznie zmniejszyć prąd wirowy, a także zwiększyć opór elektryczny metalu.
W sercu pracy synchronicznych silników elektrycznychpolega na wzajemnym oddziaływaniu biegunów stojana i wirnika. Podczas uruchamiania następuje przyspieszenie natężenia przepływu. W tych warunkach silnik elektryczny pracuje w trybie synchronicznym.
Metoda rozruchu z dodatkowym silnikiem elektrycznym
Wcześniej używane były specjalne silnikirozruchy, które zostały podłączone do silnika za pomocą urządzeń mechanicznych (napęd pasowy, łańcuch itp.). Podczas rozruchu wirnik zaczął się obracać i stopniowo przyspieszając osiągnął wartość prędkości synchronicznej. Następnie sam silnik elektryczny zaczął działać. Taka jest zasada działania synchronicznego silnika elektrycznego, niezależnie od konstrukcji i producenta.
Warunkiem wstępnym jest to, że program uruchamiającysilnik elektryczny powinien mieć moc około 15% mocy silnika przyspieszanego. Ta moc wystarcza do uruchomienia dowolnego synchronicznego silnika elektrycznego, nawet jeśli jest do niego podłączone małe obciążenie. Ta metoda jest dość złożona, a koszt całego sprzętu znacznie wzrasta.
Nowoczesna metoda uruchamiania
Nowoczesne konstrukcje silników synchronicznych nie są wyposażone w takie obwody przetaktowywania. Używany jest inny system startowy. Oto jak włącza się maszynę synchroniczną:
- Za pomocą reostatu uzwojenia wirnika są zamknięte. W rezultacie twornik ulega zwarciu, jak w prostych silnikach indukcyjnych.
- Na wirniku występuje również zwarte uzwojenie, które jest uzwojeniem tłumiącym, za jego pomocą zapobiega kołysaniu się twornika podczas synchronizacji.
- Gdy tylko twornik osiągnie minimalną prędkość obrotową, do jego uzwojeń podłączony jest prąd stały.
- Jeśli stosowane są magnesy trwałe, konieczne będzie użycie zewnętrznych silników rozruchowych.
Istnieją kriogeniczne silniki synchroniczne, które wykorzystują konstrukcję typu odwróconego. Uzwojenia pola są wykonane z materiałów nadprzewodzących.
Zalety maszyn synchronicznych
Silniki asynchroniczne i synchroniczne mająbardzo podobne projekty, ale nadal istnieją różnice. W tym drugim przypadku istnieje wyraźna zaleta polegająca na tym, że wzbudzenie następuje ze źródła prądu stałego. W takim przypadku silnik może pracować przy bardzo wysokim współczynniku mocy. Istnieją również inne zalety silników synchronicznych:
- Działają z zawyżonym współczynnikiem.Pozwala to zmniejszyć pobór mocy, a także znacznie zmniejsza straty prądu. Sprawność maszyny synchronicznej będzie znacznie wyższa niż silnika indukcyjnego o tej samej mocy.
- Moment obrotowy zależy bezpośrednio od napięcia w sieci zasilającej. Nawet jeśli napięcie w sieci spadnie, moc pozostanie.
Mimo to maszyny asynchroniczne są używane znacznie częściej niż maszyny synchroniczne. Faktem jest, że mają dużą niezawodność, prostą konstrukcję i nie wymagają dodatkowej konserwacji.
Wady silników synchronicznych
Okazuje się, że wady maszyn synchronicznych są znacznie większe. Oto tylko najważniejsze z nich:
- Obwód silnika synchronicznego jest dość złożony, składa się z dużej liczby elementów. Z tego powodu koszt urządzenia jest bardzo wysoki.
- Konieczne jest użycie stałego źródła prądu do zasilania cewki indukcyjnej. To znacznie komplikuje cały projekt.
- Procedura uruchamiania silnika elektrycznego jest raczej skomplikowana niż w przypadku maszyn asynchronicznych.
- Regulacja prędkości wirnika jest możliwa tylko przy użyciu przemienników częstotliwości.
Ogólnie rzecz biorąc, korzyści w znacznym stopniu się pokrywająwady silników synchronicznych. Z tego powodu bardzo często są stosowane tam, gdzie konieczne jest prowadzenie ciągłego, ciągłego procesu produkcyjnego, gdzie nie jest konieczne częste zatrzymywanie i uruchamianie urządzeń. Maszyny synchroniczne można znaleźć w młynach, kruszarkach, pompach, kompresorach. Rzadko się wyłączają, działają prawie nieprzerwanie. Dzięki zastosowaniu takich silników można osiągnąć znaczne oszczędności energii.
