מנועים חשמליים סינכרוניים וא-סינכרוניים: עקרונות פעולה והבדלים במאפיינים

מנועים חשמליים הם מכונות הממירות חשמל לאנרגיה מכנית. האנרגיה המומרת מניעה את הרוטור של המנוע בתנועה סיבובית, אשר מעבירה את הסיבוב דרך תיבת ההילוכים ישירות לציר המפעיל. הסוגים העיקריים של מנועים חשמליים הם מנועים סינכרוניים וא-סינכרוניים. ההבדלים ביניהם קובעים את אפשרויות השימוש במכשירים ותהליכים טכנולוגיים שונים.

עקרונות עבודה

לכל המנועים החשמליים יש סטטור קבוע ורוטור מסתובב. ההבדל בין מנועים אסינכרוניים לסינכרונים טמון בעקרונות יצירת הקטבים. במנוע אינדוקציה הם נוצרים על ידי תופעת האינדוקציה. כל שאר המנועים החשמליים משתמשים במגנטים קבועים או בסלילי זרם כדי ליצור שדה מגנטי.

תכונות של מנועים סינכרוניים

יחידות מובילות של מכונה סינכרונית - אבזור ומשרן. הסטטור הוא העוגן והמשרן ממוקם על הרוטור. תחת פעולת זרם חילופין, נוצר שדה מגנטי מסתובב באבזור. הוא משתלב עם השדה המגנטי של המשרן הנוצר על ידי הקטבים של מגנטים קבועים או סלילי DC. כתוצאה מאינטראקציה זו, אנרגיית החשמל מומרת לאנרגיה קינטית של סיבוב.

לרוטור של מכונה סינכרונית יש מהירות סיבוב זהה לשדה הסטטור. היתרונות של מנועים סינכרוניים:

• מבחינה מבנית, הוא משמש הן כמנוע והן כגנרטור.
• מהירות בלתי תלויה בעומס.
• יעילות רבה.
• עוצמת עבודה נמוכה בתיקון ובתחזוקה.
• רמה גבוהה של אמינות.

מכונות סינכרוניות נמצאות בשימוש נרחב כמנועים חשמליים בעלי הספק גבוה עבור מהירות נמוכה ועומס קבוע. גנרטורים משמשים כאשר נדרש מקור כוח עצמאי.

למכונה הסינכרונית יש גם חסרונות:

• נדרש מקור זרם קבוע כדי להפעיל את המשרן.
• אין מומנט התנעה ראשוני, נדרש מומנט חיצוני או התנעה אסינכרונית להתנעה.
• מברשות ואספנים נכשלים במהירות.

יחידות סינכרוניות מודרניות מכילות במשרן, בנוסף לליפוף המסופק בזרם ישר, סלילה התחלתית קצרת חשמלית, המיועדת להתנעה במצב אסינכרוני.

מאפיינים ייחודיים של מנועים אסינכרוניים

השדה המגנטי המסתובב של הסטטור של מנוע אינדוקציה משרה זרמי אינדוקציה ברוטור, היוצרים שדה מגנטי משלו. האינטראקציה בין השדות מניעה את הרוטור לסיבוב. במקרה זה, מהירות הרוטור מפגרת מאחורי מהירות השדה המגנטי. תכונה זו באה לידי ביטוי בשם המנוע.

מנועים אסינכרוניים הם משני סוגים: עם כלוב סנאי ורוטור פאזה.

מכשירי חשמל ביתיים, כמו מאוורר או שואב אבק, מצוידים בדרך כלל במנועי כלוב סנאי, שהם גלגל כלוב סנאי. כל המוטות סגורים על ידי דיסקים מרותכים משני הצדדים. האינטראקציה של השדה המגנטי של הסטטור עם הזרמים המושרים ברוטור מייצרת כוח אלקטרומגנטי הפועל על הרוטור בכיוון הסיבוב של שדה הסטטור. המומנט על ציר המנוע נוצר על ידי כל הכוחות האלקטרומגנטיים מכל מוליך.

מנוע רוטור פצע משתמש באותו סטטור כמו מנוע כלוב סנאי. והפיתולים של שלושה שלבים מתווספים לרוטור, מחוברים ב"כוכב". בעת התנעת המנוע ניתן לחבר אליהם ריאוסטטים המווסתים זרמי פריצה. בעזרת ריאוסטטים ניתן גם לכוון את מהירות המנוע.

היתרונות של מנועים אסינכרוניים כוללים:

• מופעל ישירות מרשת החשמל.
• פשטות המכשיר ועלות נמוכה יחסית.
• היכולת להשתמש במכשירי חשמל ביתיים באמצעות חיבור חד פאזי.
• צריכת אנרגיה נמוכה וחסכון.

חסרונות רציניים - בקרת מהירות מורכבת ואיבוד חום גבוה. כדי למנוע התחממות יתר, מעטפת היחידה מצולעת, ואימפלר מותקן על ציר המנוע לקירור.

הבדל במאפיינים של מנועים חשמליים

תכונות העיצוב והביצועים של מנועים חשמליים מכריעים בבחירת היחידות. העיצוב של שידורים וכל יחידות הכוח של מנגנונים תלוי בכך. בעת בחירת מנוע, עליך להסתמך על המשותף ועל ההבדלים העיקריים במאפיינים של מכונות:

• ההבדל העיקרי בין מנוע סינכרוני לבין מנוע אסינכרוני טמון בעיצוב הרוטור. זהו מגנט קבוע או חשמלי. במנוע אסינכרוני, שדות מגנטיים ברוטור מושרים על ידי אינדוקציה אלקטרומגנטית.
• עבור מנועים סינכרוניים, מהירות הציר קבועה; עבור מנועים אסינכרוניים, היא יכולה להשתנות כאשר העומס משתנה.
• לסינכרוניזרים אין מומנט התחלה. כדי להיכנס לסנכרון, יש צורך בהפעלה אסינכרונית.

מנועים חשמליים סינכרוניים וא-סינכרוניים משמשים בדרכים שונות. מנועים סינכרוניים מומלצים לשימוש בכל מקום בו קיימות רמות הספק גבוהות. תהליך ייצור מתמשך ואינו צריך להפעיל מחדש יחידות לעתים קרובות או להתאים את התדירות רוֹטַציָה. הם משמשים במסועים, מפעלי גלגול, מדחסים, מגרסות אבן וכו'. למנוע חשמלי סינכרוני מודרני יש את אותה התנעה מהירה כמו לא-סינכרוני, אבל הוא קטן וחסכוני יותר מאשר אסינכרוני בעל הספק שווה.

מנועים חשמליים אסינכרוניים עם רוטור מפותל משמשים כאשר יש צורך במומנט התחלתי גדול ועצירות תכופות של יחידות. למשל במעליות ובמנופי מגדלים. מנועים חשמליים אסינכרוניים עם רוטור כלוב סנאי נמצאים בשימוש נרחב בשל פשטות המכשיר וקלות השימוש.

באמצעות היתרונות של יחידות שונות וכיצד שונה מנוע סינכרוני ממנוע אסינכרוני, אתה יכול בצע בחירה מושכלת של מנוע כזה או אחר בעת תכנון מכונות, כלי מכונות ועוד צִיוּד.