Senkron motor: çalışma prensibi, cihaz, amaç

Senkron elektrik motorları (SM), sincap kafesli asenkron motorlar kadar yaygın değildir. Ancak, büyük bir torkun gerekli olduğu yerlerde ve çalışma sürecinde sık sık kullanılırlar. aşırı yükleme. Ayrıca, bu tip motor, yüksek olması nedeniyle mekanizmaları sürmek için yüksek güce ihtiyaç duyulan yerlerde kullanılır. güç faktörü ve enerji maliyetlerini ve yükü önemli ölçüde azaltacak ağın güç faktörünü iyileştirme yeteneği çizgiler. Senkron motor nedir, nerede kullanılır ve artıları ve eksileri nelerdir bu yazıda ele alacağız.

Eylemin tanımı ve ilkesi

Basit bir ifadeyle, rotorun (şaftın) dönüş hızının stator manyetik alanının dönüş hızı ile çakıştığı bir elektrik motoruna senkron denir.

Böyle bir elektrik motorunun çalışma prensibini kısaca ele alalım - bu, dönen bir motorun etkileşimine dayanır. genellikle üç fazlı alternatif akım ve sabit manyetik alan tarafından oluşturulan stator manyetik alanı rotor.

Rotorun sabit manyetik alanı, uyarma sargısı veya kalıcı mıknatıslar tarafından oluşturulur. Stator sargılarındaki akım, rotor çalışırken dönen bir manyetik alan oluşturur. kalıcı bir mıknatıstır, kutupları manyetik alanın zıt kutuplarına koşar. stator alanları. Sonuç olarak rotor, ana özelliği olan stator alanı ile senkronize olarak döner.

Bunun için hatırla asenkron motor stator MF'nin dönüş hızı ve rotorun dönüş hızı, kayma miktarına göre farklılık gösterir ve kritik kaymada bir tepe ile "kambur" mekanik karakteristik (nominal hızının altında) rotasyon).

Stator manyetik alanının dönme hızı aşağıdaki denklem kullanılarak hesaplanabilir:

N = 60f / p

f sargıdaki akımın frekansı, Hz, p kutup çifti sayısıdır.

Buna göre, aynı formül bir senkron motorun milinin dönme hızını belirler.

Üretimde kullanılan AC motorların çoğu kalıcı mıknatıslar olmadan tasarlanmıştır ve alan sargısı, düşük güçlü AC senkron motorlar üzerinde sabit mıknatıslarla yapılırken rotor.

Alan sargısına giden akım, halkalar ve fırça tertibatı tarafından sağlanır. Akımı iletmek için dönen bir bobinin kullanıldığı bir kollektör motorunun aksine kollektör (uzunlamasına aralıklı bir dizi plaka), senkron halkalarda uçlardan birine monte edilir stator.

Sabit uyarma akımının mevcut kaynağı, genellikle "VTE" olarak adlandırılan tristörlü uyarıcılardır (bu tür yerli üretim cihazlarından birinin adından sonra). Daha önce, motorla aynı şafta bir jeneratör (aka uyarıcı) takıldığında, "jeneratör-motor" uyarma sistemi kullanılıyordu. dirençler uyarma sargısına sağlanan akım.

Hemen hemen tüm senkron DC motorların rotoru, benzer olmalarına rağmen, uyarma sargısı olmadan ve kalıcı mıknatıslarla gerçekleştirilir. AC LED'lerde çalışma prensibi, ancak bunları bağlama ve kontrol etme biçiminde klasik üç fazlıdan çok farklıdırlar. makineler.

Bir elektrik motorunun temel özelliklerinden biri mekanik özelliğidir. Senkron elektrik motorları için düz bir yatay çizgiye yakındır. Bu, şaft üzerindeki yükün hızını etkilemediği anlamına gelir (bir kritik değere ulaşana kadar).

Bu, DC uyarımı sayesinde tam olarak elde edilir, bu nedenle senkron motor mükemmeldir değişen yükler, aşırı yükler ve voltaj düşüşleri altında (belirli bir sınırı).

Aşağıda senkron bir makinenin şemasında bir açıklama görüyorsunuz.

rotor tasarımı

Diğerleri gibi, senkron bir elektrik motorunun da iki ana parçası vardır:

• Stator. İçinde sargılar var. Çapa da denir.
• Rotor. Üzerine kalıcı mıknatıslar veya uyarma sargısı takılıdır. Amacından dolayı bir indüktör olarak da adlandırılır - bir manyetik alan yaratmak).

İkaz sargısına akım sağlamak için, rotora 2 halka takılır (doğru akımla uyarma yapıldığından, biri "+", diğeri "-" ile beslenir). Fırçalar fırça tutucuya takılır.

AC senkron motorlar için rotorlar, amaca bağlı olarak iki tiptir:

1. Açık direk. Kutuplar (bobinler) açıkça görülebilir. Düşük hızlarda ve çok sayıda kutupta kullanılır.
2. Örtük - sarım tellerinin döşendiği yuvada yuvarlak bir boşluğa benziyor. Yüksek dönüş hızlarında (3000, 1500 rpm) ve az sayıda kutupta kullanılırlar.

Senkron motor çalıştırma

Bu tip elektrikli arabanın özelliği, ağa basitçe bağlanıp başlamasını bekleyememesidir. Ek olarak, LED'in çalışması için sadece bir uyarma akımı kaynağına ihtiyaç duyulmaz, aynı zamanda oldukça karmaşık bir başlatma devresine sahiptir.

Başlatma, bir endüksiyon motorunda olduğu gibi gerçekleşir ve bir başlatma torku oluşturmak için, tahrik sargısına ek olarak, rotora ek bir kısa devreli sargı "sincap kafesi" de yerleştirilir. Ani aşırı yüklenmeler sırasında kararlılığı arttırdığı için "sönümleme" sargısı olarak da adlandırılır.

Rotor sargısında başlangıçta ve senkron altı hıza çıktığında (%3-5 daha az) uyarma akımı yoktur. senkron), uyarma akımı sağlanır, bundan sonra o ve stator akımı salınır, motor senkronizasyona girer ve Çalışma modu.

Güçlü makinelerin başlangıç ​​akımlarını sınırlamak için, stator sargılarının terminallerindeki voltaj bazen bir ototransformatör veya dirençler seri olarak bağlanarak azaltılır.

Senkron makine asenkron modda çalıştırılırken, direnci sargının kendi direncini 5 ila 10 kat aşan uyarma sargısına dirençler bağlanır. Bu, başlatma sırasında sargıda indüklenen akımların etkisi altında ortaya çıkan titreşimli manyetik akının ivmeyi yavaşlatmaması ve ayrıca içinde indüklenen EMF nedeniyle sargılara zarar vermemesi için gereklidir.

Görüntüleme

Bu tür makinelerin birçok türü vardır, üretimde en yaygın olan alan sargılı alternatif akım senkron elektrik motorunun tasarımı yukarıda açıklanmıştır. Başka türler de vardır, örneğin:

• Kalıcı mıknatıslı senkron motorlar. Bunlar, PMSM - sabit mıknatıslı senkron motor, BLDC - Fırçasız Doğru Akım ve diğerleri gibi çeşitli elektrik motorlarıdır. Aralarındaki fark, kontrol yönteminde ve akımın şeklindedir (sinüzoidal veya trapezoidal). Fırçasız veya fırçasız motorlar olarak da adlandırılırlar. Takım tezgahlarında, radyo kontrollü modellerde, elektrikli el aletlerinde vb. kullanılır. Doğrudan doğru akımdan değil, özel bir dönüştürücü aracılığıyla çalışırlar.
• Step motorlar, rotorun belirli bir konumu hassas bir şekilde tuttuğu senkron fırçasız motorlardır, konumlandırma için kullanılırlar. CNC makinelerinde çalışma aleti ve otomatik sistemlerin çeşitli elemanlarını kontrol etmek için (örneğin, gaz kelebeği valfinin konumu araba). Bir statordan oluşurlar, bu durumda alan sargıları üzerinde bulunur ve yumuşak manyetik veya sert manyetik malzemeden yapılmış bir rotor. Yapısal olarak, önceki türlere çok benzerler.
• Reaktif.
• Histerezis.
• Reaktif histerezis.

Son üç tip LED'de de fırça yoktur, rotorun özel tasarımı nedeniyle çalışırlar. Reaktif SM'lerin üç tasarımı vardır: çapraz lamine rotor, belirgin kutuplara sahip rotor ve eksenel lamine rotor. Çalışmalarının prensibinin açıklaması oldukça karmaşıktır ve çok zaman alacaktır, bu yüzden onu atlayacağız. Uygulamada, bu tür elektrik motorlarını nadiren görmeniz muhtemeldir. Bunlar esas olarak otomasyonda kullanılan düşük güçlü makinelerdir.

Uygulama kapsamı

Senkron motorlar, asenkron motorlardan daha pahalıdır ve ayrıca ek bir kaynak gerektirirler. doğru akım uyarımı - bu, bu tür elektrik uygulama alanının genişliğini kısmen azaltır makineler. Bununla birlikte, senkron elektrik motorları, aşırı yüklerin mümkün olduğu ve sabit hızın hassas bir şekilde korunmasının gerekli olduğu mekanizmaları sürmek için kullanılır.

Ayrıca, en çok yüksek güç alanında kullanılırlar - yüzlerce kilowatt ve megawatt birimleri ve, aynı zamanda, başlatma ve durdurma oldukça nadiren gerçekleşir, yani makineler uzun süre 24 saat çalışır. zaman. Bu uygulama, senkron makinelerin 1'e yakın cosphi ile çalışması ve reaktif üretim yapabilmesinden kaynaklanmaktadır. ağın güç faktörünün iyileştirilmesi ve tüketiminin azalmasının bir sonucu olarak ağa güç işletmeler.

Avantajlar ve dezavantajlar

Basit bir ifadeyle, herhangi bir elektrikli otomobilin artıları ve eksileri vardır. Senkron motorun olumlu yönleri şunlardır:

1. cosPhi = 1 ile çalışma, sırasıyla doğru akım uyarımı nedeniyle şebekeden reaktif güç tüketmezler.
2. Çalışma sırasında, aşırı uyarma ile reaktif güç ağa aktarılır, ağın güç faktörünü, voltaj düşüşünü ve içindeki kayıpları iyileştirir ve santrallerdeki jeneratörlerin KM'si artar.
3. SD'nin şaftında geliştirilen maksimum tork, U ile orantılıdır ve IM - U² için (voltajın ikinci dereceden bağımlılık). Bu, LED'in ağdaki bir voltaj düşüşü sırasında korunan iyi bir yük kapasitesine ve çalışma kararlılığına sahip olduğu anlamına gelir.
4. Tüm bunların bir sonucu olarak, özellikle uyarma akımı arttığında, aşırı yük kapasitesi sınırları içinde, aşırı yüklenmeler ve düşüşler sırasında dönüş hızı sabittir.

Bununla birlikte, senkron motorun önemli bir dezavantajı, tasarımının kısa devre rotorlu bir endüksiyon motorunkinden daha karmaşık olmasıdır; onsuz çalışamayacağı bir uyarıcıya ihtiyaç vardır. Tüm bunlar, asenkron makinelere kıyasla daha yüksek maliyetlere ve bakım ve işletimde karmaşıklıklara yol açar.

Belki de senkron elektrik motorlarının avantajları ve dezavantajları burada bitiyor. Bu yazımızda senkron motorlar hakkında genel bilgileri özetlemeye çalıştık. Malzemeye ekleyeceğiniz bir şey varsa - yorumları yazın.

İlgili malzemeler:

• rotor ve stator nedir
• Elektrik kablolar olmadan mesafelerde nasıl iletilir?
• frekans dönüştürücü nedir