עקרון הפעולה והעיצוב של מנוע סינכרוני: יתרונות, תכונות עיצוב

עקרון הפעולה של מנוע סינכרוני נראה כמעט זהה לזה של מנוע אסינכרוני. עם זאת, לסוג זה של תחנת כוח יש הבדלים ותכונות משמעותיות. ולמרות שחלקן של היחידות האסינכרוניות בענף הוא 96% מסך המנועים החשמליים, אפשרויות אחרות, כולל סינכרוניות, מצאו גם את הצרכנים שלהן.

ההבדלים העיקריים

בעיקרון, מנועים סינכרוניים וא-סינכרוניים אינם שונים בהרבה זה מזה. ההבדל העיקרי בין הדגמים הראשונים הוא שסיבוב האבזור מתבצע באותה מהירות כמו סיבוב השטף המגנטי. במקביל, בתוך המתקן נבנה פיתול תיל המשדר מתח חילופין, ולא רוטור של כלוב סנאי, כמו במכשירים אסינכרוניים. כמו כן, עיצובים מסוימים מצוידים במגנטים קבועים, אך הם מייקרים באופן משמעותי את עלות המנוע.

ככל שהעומס גדל, מהירות הרוטור נשארת זהה. תכונה זו היא המאפיינת סוג זה של תחנת כוח. דרישת המפתח למכונות כאלה היא כדלקמן: מספר הקטבים בשדה מגנטי נע חייב להתאים למספר הקטבים של אלקטרומגנט על הרוטור.

עיצוב מכשיר סינכרוני

עקרון הפעולה והמבנה של מכונות סינכרוניות נשארים ברורים אפילו עבור צרכנים חסרי ניסיון. מרכיבי המפתח של המערכת כוללים את הצמתים הבאים:

1. הסטטור הוא חלק נייח של המתקן, עליו ממוקמים שלושה פיתולים. הם מחוברים לכוכב או לדלתא. כחומר לייצור הסטטור נעשה שימוש בלוחות העשויים מפלדה חשמלית חזקה במיוחד.
2. הרוטור הוא אלמנט נע של המנוע, מצויד בפיתול. במהלך פעולת המתקן, סלילה זו עוברת מתח מסוים.

קיים מרווח אוויר קטן בין החלק הקבוע לחלק הנע של המערכת, מה שמבטיח פעולה מאוזנת של המנוע והשפעה ללא הפרעה של השדה המגנטי על רכיבי מפתח יחידה. המנוע מכיל גם את המסבים הנדרשים לסיבוב הרוטור ותיבת טרמינלים. האחרון ממוקם בחלק העליון של המנגנון.

עקרון הפעולה

לימוד עקרון הפעולה של מנוע סינכרוני, חשוב להבין שכמו סוגים אחרים של תחנות כוח, הם ממירים סוג אחד של אנרגיה לאחר. במילים פשוטות, מנגנונים מובנים מייצרים אנרגיה מכנית מאנרגיה חשמלית, וכל העבודה מתבצעת לפי האלגוריתם הבא:

1. מתח חילופין מועבר דרך הפיתול שעל הסטטור, וכתוצאה מכך נוצר שדה מגנטי.
2. לאחר מכן מופעל מתח דומה על פיתולי הרוטור, אשר גם יוצר שדה מגנטי. בנוכחות מגנטים קבועים בעיצוב, שדה כזה קיים כברירת מחדל.
3. כאשר שני שדות מגנטיים מתנגשים, הם מנוגדים זה לזה, כלומר. אחד דוחף את השני. עיקרון זה הוא שגורם לתנועת הרוטור המוצב על המסבים.

לדעת כיצד פועל ופועל מנוע סינכרוני, נותר לחלק נכון את האנרגיה שלו ולהשתמש בה למטרות הנכונות. עם זאת, הביצועים והיעילות של המערכת יגיעו למקסימום רק אם ניתן יהיה להביא אותה לפעולה רגילה.

סידור גנרטור

יש גרסה הפוכה של מנועים סינכרוניים - גנרטורים סינכרוניים. הם עובדים קצת אחרת:

1. פיתול הסטטור הנייח אינו משדר מתח. להיפך, זה מוסר ממנה.
2. מתח חילופין מסופק דרך פיתול הרוטור, בעוד שצריכת האנרגיה החשמלית קטנה מאוד.
3. תנועת הגנרטור מונעת על ידי מנוע דיזל או בנזין. ניתן לסובב אותו גם בכוח המים או הרוח.
4. השראת EMF מתרחשת בפיתול הסטטור, והפרש פוטנציאלי מופיע בקצוות. זה נובע מהשדה המגנטי הנע סביב הרוטור.

אבל בכל מקרה, יש צורך לייצב את המתח במוצא הגנרטור. זה נעשה על ידי חיבור מתפתל הרוטור למקור מתח.

בהתאם לתכונות העיצוב, הרוטור יכול להיות מצויד במגנטים קבועים או חשמליים או מה שנקרא קטבים. באשר למשרנים, בהתקנות סינכרוניות הם:

1. מוט מפורש.
2. קוטביות מרומזת.

סוגים אלה נבדלים זה מזה רק במיקום היחסי של הקטבים. כדי להפחית את ההתנגדות של השדה המגנטי ולשפר את חדירת הזרם, המנגנון מצויד בליבות, העשויות מפרומגנטים. הליבות ממוקמות הן ברוטור והן בסטטור, וליצור שלהן משתמשים אך ורק בפלדה חשמלית. העובדה היא שחומר זה מכיל כמות גדולה של סיליקון, אשר מפחית באופן משמעותי את זרמי המערבולת ומשפר את ההתנגדות החשמלית של הליבה.

התחלת ההתקנה

בעת שימוש במנועים סינכרוניים, מתעוררים קשיים רבים בשלב ההפעלה שלהם. בגלל זה, הם לא מאוד פופולריים והם נחותים לאפשרויות אסינכרוניות.

מרגע הופעתן לשוק, הפעלתן של יחידות סינכרוניות בוצעה על ידי מכשיר אסינכרוני מיוחד, אשר חובר מכנית לשאר היחידות. למעשה, הרוטור הואץ לתדר הרצוי באמצעות המנועים מהסוג השני. מכשירים אסינכרוניים מודרניים אינם צריכים לחבר מנגנונים נוספים, וכל מה שנדרש להפעלתם הוא המתח המתאים לליפוף הסטטור.

ברגע שהמערכת תגיע למהירות הרצויה, מנוע הבוסטר יכובה. במקרה זה, השדות המגנטיים מהמנוע החשמלי יביאו אותו לעבודה במצב סינכרוני. כדי לבצע overclock של ההתקנה, תצטרך להשתמש במנוע אחר עם הספק של 10% מהספק של המנוע הסינכרוני. בעת האצת מנוע חשמלי ב-1 קילוואט, נעשה שימוש במערכת האצה של 100 וואט. לדברי מומחים, אינדיקטורים כאלה מספיקים לפעולה מאוזנת של המכונה במצב סרק או עם עומס קל.

יישומים

המנוע החשמלי הסינכרוני הוא המצאה חשובה לתעשיות שונות. אבל בשל העיצוב המורכב והעלות הגבוהה של הציוד, הוא משמש לעתים רחוקות.

תחומי היישום של מנועים חשמליים מהסוג הסינכרוני מוגבלים מאוד. ברוב המקרים, ההתקנה משמשת להגדלת מחווני החשמל במערכת החשמל, אשר בשל יכולתם לתפקד בכל גורם כוח ומצוין עלות תועלת.

המכשירים מבוקשים לאותם תנאים שבהם מהירות הסיבוב בקושי מגיעה ל-500 סל"ד ויש צורך להגביר את ההספק. נכון לעכשיו, הם מיושמים באופן פעיל במשאבות בוכנה, מפעלי מדחסים, מפעלי גלגול ומערכות אחרות.