Princip činnosti a konstrukce synchronního motoru: výhody, konstrukční vlastnosti

Princip činnosti synchronního motoru vypadá téměř stejně jako u asynchronního motoru. Tento typ elektrárny má však značné rozdíly a vlastnosti. A přestože podíl asynchronních jednotek v průmyslu činí 96 % z celkového počtu elektromotorů, své spotřebitele si našly i další možnosti, včetně těch synchronních.

Hlavní rozdíly

V zásadě se synchronní a asynchronní motory od sebe příliš neliší. Klíčový rozdíl mezi prvními modely je v tom, že rotace kotvy se provádí stejnou rychlostí jako rotace magnetického toku. Současně je uvnitř instalace zabudováno drátové vinutí, které přenáší střídavé napětí, a nikoli rotor s veverkou, jako u asynchronních zařízení. Některé konstrukce jsou také vybaveny permanentními magnety, které však výrazně zvyšují cenu motoru.

Se zvyšujícím se zatížením zůstávají otáčky rotoru stejné. Právě tato vlastnost charakterizuje tento typ elektrárny. Klíčový požadavek na takové stroje je následující: počet pólů v pohybujícím se magnetickém poli musí odpovídat počtu pólů elektromagnetu na rotoru.

Synchronní konstrukce zařízení

Princip činnosti a struktura synchronních strojů zůstávají jasné i pro nezkušené spotřebitele. Mezi klíčové součásti systému patří následující uzly:

1. Stator je stacionární součástí instalace, na které jsou umístěna tři vinutí. Jsou zapojeny do hvězdy nebo trojúhelníku. Jako materiál pro výrobu statoru se používají desky vyrobené ze superpevné elektrooceli.
2. Rotor je pohyblivý prvek motoru, vybavený vinutím. Během provozu instalace toto vinutí prochází určitým napětím.

Mezi pevnou a pohyblivou částí systému je malá vzduchová mezera, která zaručuje vyvážený chod motoru a neomezený vliv magnetického pole na klíčové komponenty jednotka. Motor dále obsahuje ložiska potřebná pro otáčení rotoru a svorkovnici. Ten je umístěn v horní části mechanismu.

Princip činnosti

Při studiu principu činnosti synchronního motoru je důležité pochopit, že stejně jako jiné typy elektráren přeměňují jeden typ energie na jiný. Jednoduše řečeno, vestavěné mechanismy vyrábějí mechanickou energii z elektrické energie, a veškerá práce probíhá podle následujícího algoritmu:

1. Vinutím na statoru prochází střídavé napětí, což má za následek vytvoření magnetického pole.
2. Poté je na vinutí rotoru přivedeno podobné napětí, které rovněž vytváří magnetické pole. V přítomnosti permanentních magnetů v konstrukci je takové pole přítomno standardně.
3. Při srážce dvou magnetických polí působí proti sobě, tzn. jeden tlačí na druhého. Právě tento princip způsobuje pohyb rotoru uloženého na ložiskách.

Když víte, jak synchronní motor funguje a funguje, zbývá správně distribuovat jeho energii a používat ji pro správné účely. Výkon a účinnost systému však bude maximalizována pouze tehdy, pokud jej bude možné uvést do normálního provozu.

Uspořádání generátoru

Existuje reverzní verze synchronních motorů - synchronní generátory. Fungují trochu jinak:

1. Stacionární statorové vinutí nepřenáší napětí. Naopak je z ní odstraněn.
2. Přes vinutí rotoru je přiváděno střídavé napětí, přičemž spotřeba elektrické energie je velmi malá.
3. Pohyb generátoru je poháněn dieselovým nebo benzínovým motorem. Dá se roztočit i silou vody nebo větru.
4. Ve vinutí statoru dochází k indukci EMF a na koncích se objevuje rozdíl potenciálů. To je způsobeno pohybujícím se magnetickým polem kolem rotoru.

Ale v každém případě je nutné stabilizovat napětí na výstupu generátoru. To se provádí připojením vinutí rotoru ke zdroji napětí.

V závislosti na konstrukčních vlastnostech může být rotor vybaven permanentními nebo elektrickými magnety nebo tzv. póly. Pokud jde o induktory, v synchronních instalacích jsou to:

1. Explicitní pól.
2. Implicitní polarita.

Tyto typy se od sebe liší pouze vzájemnou polohou pólů. Pro snížení odporu magnetického pole a zlepšení průniku proudu je mechanismus vybaven jádry, která jsou vyrobena z feromagnetik. Jádra jsou umístěna jak v rotoru, tak ve statoru a k jejich výrobě se používá výhradně elektroocel. Faktem je, že tento materiál obsahuje velké množství křemíku, který výrazně snižuje vířivé proudy a zlepšuje elektrický odpor jádra.

Zahájení instalace

Při použití synchronních motorů vzniká mnoho potíží ve fázi jejich spouštění. Z tohoto důvodu nejsou příliš populární a jsou horší než asynchronní možnosti.

Od chvíle, kdy se objevily na trhu, byl provoz synchronních jednotek zajišťován speciálním asynchronním zařízením, které bylo mechanicky propojeno se zbytkem jednotek. Ve skutečnosti byl rotor urychlen na požadovanou frekvenci pomocí druhého typu motorů. Moderní asynchronní zařízení nepotřebují připojovat další mechanismy, a vše, co je potřeba pro jejich provoz, je odpovídající napětí pro vinutí statoru.

Jakmile systém dosáhne požadované rychlosti, přídavný motor se vypne. V tomto případě jej magnetická pole z elektromotoru uvedou do práce v synchronním režimu. Pro přetaktování jednotky budete muset použít jiný motor s výkonem 10% výkonu synchronního motoru. Při zrychlení elektromotoru o 1 kW se používá 100W akcelerační systém. Podle odborníků jsou takové indikátory dostačující pro vyvážený provoz stroje v klidovém režimu nebo s nízkou zátěží.

Aplikace

Synchronní elektromotor je důležitým vynálezem pro různá průmyslová odvětví. Ale kvůli svému složitému designu a vysokým nákladům na vybavení se používá jen zřídka.

Oblasti použití elektromotorů synchronního typu jsou velmi omezené. Ve většině případů se instalace používá ke zvýšení indikátorů napájení v napájecím systému, který díky jejich schopnosti fungovat při jakémkoli účiníku a vynikající efektivita nákladů.

Zařízení jsou žádaná pro podmínky, kdy otáčky sotva dosahují 500 ot./min a je potřeba zvýšit výkon. V současné době jsou aktivně implementovány v pístových čerpadlech, kompresorovnách, válcovnách a dalších systémech.