Zasada działania i konstrukcja silnika synchronicznego: zalety, cechy konstrukcyjne

Zasada działania silnika synchronicznego wygląda prawie tak samo, jak silnika asynchronicznego. Jednak ten typ elektrowni ma znaczące różnice i cechy. I choć udział jednostek asynchronicznych w przemyśle wynosi 96% ogólnej liczby silników elektrycznych, inne opcje, w tym synchroniczne, również znalazły swoich odbiorców.

Główne różnice

Zasadniczo silniki synchroniczne i asynchroniczne niewiele się od siebie różnią. Kluczowa różnica między pierwszymi modelami polega na tym, że obrót twornika odbywa się z taką samą prędkością, jak obrót strumienia magnetycznego. Jednocześnie wewnątrz instalacji wbudowane jest uzwojenie drutu, przenoszące napięcie przemienne, a nie wirnik klatkowy, jak w urządzeniach asynchronicznych. Ponadto niektóre konstrukcje są wyposażone w magnesy trwałe, ale znacznie zwiększają koszt silnika.

Wraz ze wzrostem obciążenia prędkość wirnika pozostaje taka sama. To właśnie ta cecha charakteryzuje tego typu elektrownię. Kluczowe wymaganie dla takich maszyn jest następujące: liczba biegunów w poruszającym się polu magnetycznym musi odpowiadać liczbie biegunów elektromagnesu na wirniku.

Konstrukcja urządzenia synchronicznego

Zasada działania i struktura maszyn synchronicznych pozostają jasne nawet dla niedoświadczonych konsumentów. Do kluczowych elementów systemu należą następujące węzły:

1. Stojan jest stacjonarną częścią instalacji, na której znajdują się trzy uzwojenia. Są połączone w gwiazdę lub trójkąt. Jako materiał stojana zastosowano płyty wykonane z super wytrzymałej stali elektrotechnicznej.
2. Wirnik jest ruchomym elementem silnika, wyposażonym w uzwojenie. Podczas pracy instalacji uzwojenie to przepuszcza określone napięcie.

Pomiędzy częścią stałą a ruchomą systemu znajduje się niewielka szczelina powietrzna, co gwarantuje: zrównoważona praca silnika i niezakłócony wpływ pola magnetycznego na kluczowe elementy jednostka. Silnik zawiera również łożyska wymagane do obrotu wirnika oraz skrzynkę zaciskową. Ten ostatni znajduje się w górnej części mechanizmu.

Zasada działania

Studiując zasadę działania silnika synchronicznego, ważne jest, aby zrozumieć, że podobnie jak inne typy elektrowni, przekształcają jeden rodzaj energii w inny. W prostych słowach wbudowane mechanizmy wytwarzają energię mechaniczną z energii elektrycznej, a cała praca odbywa się według następującego algorytmu:

1. Napięcie przemienne jest przepuszczane przez uzwojenie stojana, co powoduje powstanie pola magnetycznego.
2. Następnie na uzwojenia wirnika przykładane jest podobne napięcie, które również wytwarza pole magnetyczne. W przypadku obecności magnesów trwałych w konstrukcji takie pole jest domyślnie obecne.
3. Kiedy zderzają się dwa pola magnetyczne, przeciwdziałają sobie, tj. jeden popycha drugi. To właśnie ta zasada powoduje ruch wirnika umieszczonego na łożyskach.

Wiedząc, jak działa i działa silnik synchroniczny, pozostaje właściwie rozprowadzać jego energię i wykorzystywać ją do właściwych celów. Jednak wydajność i efektywność systemu zostanie zmaksymalizowana tylko wtedy, gdy będzie można go przywrócić do normalnego działania.

Układ generatora

Istnieje odwrócona wersja silników synchronicznych - generatory synchroniczne. Działają trochę inaczej:

1. Uzwojenie stojana stacjonarnego nie przekazuje napięcia. Wręcz przeciwnie, jest z niej usuwany.
2. Napięcie przemienne dostarczane jest przez uzwojenie wirnika, a zużycie energii elektrycznej jest bardzo małe.
3. Ruch generatora jest napędzany silnikiem wysokoprężnym lub benzynowym. Może być również kręcona siłą wody lub wiatru.
4. Indukcja pola elektromagnetycznego występuje w uzwojeniu stojana, a na końcach pojawia się różnica potencjałów. Wynika to z poruszającego się pola magnetycznego wokół wirnika.

Ale w każdym razie konieczne jest ustabilizowanie napięcia na wyjściu generatora. Odbywa się to poprzez podłączenie uzwojenia wirnika do źródła napięcia.

W zależności od cech konstrukcyjnych wirnik może być wyposażony w magnesy stałe lub elektryczne lub w tzw. bieguny. Jeśli chodzi o wzbudniki, to w instalacjach synchronicznych są to:

1. Wyraźny biegun.
2. Ukryta polaryzacja.

Te typy różnią się od siebie tylko względnym położeniem biegunów. Aby zmniejszyć opór pola magnetycznego i poprawić przenikanie prądu, mechanizm wyposażono w rdzenie wykonane z ferromagnesów. Rdzenie znajdują się zarówno w wirniku, jak iw stojanie, a do ich produkcji używana jest wyłącznie stal elektrotechniczna. Faktem jest, że materiał ten zawiera dużą ilość krzemu, co znacznie zmniejsza prądy wirowe i poprawia opór elektryczny rdzenia.

Rozpoczęcie instalacji

Przy stosowaniu silników synchronicznych na etapie ich rozruchu pojawia się wiele trudności. Z tego powodu nie są zbyt popularne i są gorsze od opcji asynchronicznych.

Od momentu pojawienia się na rynku, pracę jednostek synchronicznych zapewniało specjalne urządzenie asynchroniczne, które było mechanicznie połączone z pozostałymi jednostkami. W rzeczywistości wirnik został przyspieszony do pożądanej częstotliwości przy użyciu drugiego typu silników. Nowoczesne urządzenia asynchroniczne nie wymagają podłączania dodatkowych mechanizmów, a do ich działania wystarczy odpowiednie napięcie dla uzwojenia stojana.

Gdy tylko system osiągnie żądaną prędkość, silnik wspomagający zostanie wyłączony. W takim przypadku pola magnetyczne z silnika elektrycznego doprowadzą go do pracy w trybie synchronicznym. Aby przetaktować urządzenie, będziesz musiał użyć innego silnika o mocy 10% mocy silnika synchronicznego. Przy przyspieszaniu silnika elektrycznego o 1 kW stosuje się system przyspieszający o mocy 100 W. Według ekspertów takie wskaźniki wystarczają do zrównoważonej pracy maszyny w trybie bezczynności lub przy lekkim obciążeniu.

Aplikacje

Synchroniczny silnik elektryczny to ważny wynalazek dla różnych gałęzi przemysłu. Ale ze względu na złożoną konstrukcję i wysoki koszt sprzętu jest rzadko używany.

Pola zastosowań silników elektrycznych typu synchronicznego są bardzo ograniczone. W większości przypadków instalacja służy do zwiększenia wskaźników mocy w systemie elektroenergetycznym, co ze względu na ich zdolność do działania przy dowolnym współczynniku mocy i doskonałą Opłacalność.

Urządzenia są poszukiwane w warunkach, w których prędkość obrotowa ledwie dochodzi do 500 obr/min i istnieje potrzeba zwiększenia mocy. Obecnie są aktywnie wdrażane w pompach tłokowych, sprężarkach, walcowniach i innych systemach.