Synchrónny motor je druh striedavého motora. Striedavý motor sa vzťahuje na motor, ktorý berie striedavý prúd ako vstup a prevádza ho na rotačný pohyb (premena elektrickej energie na mechanickú energiu). Primárny rozdiel medzi striedavým a jednosmerným motorom, rýchlosť jednosmerného motora je riadená jeho napätím, zatiaľ čo rýchlosť striedavého motora je funkciou napájacej frekvencie.
Existujú dva typy striedavých motorov.
- Synchrónne motory
- Indukčné motory (asynchrónny motor)
Synchrónne motory
Synchrónny motor označuje striedavý motor, ktorý beží synchrónnou rýchlosťou. Synchrónny motor pozostáva hlavne z dvoch častí, jednou je rotor a druhou je stator. Stator je nepohyblivá časť a rotor je pohyblivá časť synchrónneho motora. Synchrónny motor využíva stator rovnako ako indukčný motor na generovanie rotujúceho magnetického poľa (RMF).
Rotor synchrónneho motora je tvorený cievkami permanentných magnetov budených jednosmerným napájaním. Keď je stator napájaný striedavým prúdom, vytvára sa rotujúce magnetické pole (RMF). Rotor má póly s rôznou polaritou. Keď toto magnetické pole rotora interaguje so statorom RMF, v dôsledku rôznych polarít sa RMF statora a magnetické pole rotora zablokujú, pretože RMF sa pohybuje synchrónnou rýchlosťou a rotor sa začne otáčať synchrónnou rýchlosťou. Preto sa nazývajú synchrónne motory alebo motory s konštantnou rýchlosťou.
Princíp činnosti synchrónneho motora
Synchrónny motor je založený na princípe magnetického blokovania. Spustenie synchrónneho motora je rovnaké ako pri indukčnom motore, ktorý je spočiatku vybudený 3-fázovým striedavým prúdom privádzaným do statora. Ak stroj prejde na svoju maximálnu rýchlosť, ktorá predstavuje 90 % svojej rýchlosti, rotoru sa pridelí zdroj jednosmerného prúdu.
K vinutiu kotvy je pripevnený 3-fázový zdroj a kotva vyvíja rotujúce magnetické pole, ktoré sa otáča synchrónnou rýchlosťou 120f/P. Akonáhle vybudíme permanentné póly vinutia poľa vytvoreného jednosmerným zdrojom, ktorý sa snaží pritiahnuť odlišný pól rotujúcich magnetických pólov. Ak sa magnetické póly pritiahnu a zablokujú, rotor sa ďalej otáča synchrónnou rýchlosťou.
Kde,
f = frekvencia
a p = počet pólov
Konštrukcia synchrónneho motora
Synchrónny motor pozostáva z dvoch primárnych častí; Stator a rotor
Stator:
Stator je stacionárna časť (nepohyblivá) synchrónneho stroja. Stator obsahuje liatinové jadro, ktoré je známe ako strmeň, ktoré dodáva stroju pevnosť. V synchrónnom motore je vinutie kotvy umiestnené nad statorom, čo je známe ako vinutie statora. Jadro statora je tvorené oceľovými plechmi, ktoré pomáhajú znižovať straty vírivými prúdmi. Vetracie kanály sú umiestnené v ráme stroja, ktorý odoláva vysokej teplote. Vinutie štartéra je 3-fázové vinutie, ktoré je budené 3-fázovým AC napájaním.
Rotor:
Rotor je rotujúca časť (pohyblivá) synchrónneho stroja. Rotor obsahuje budiace vinutie, ktoré je napájané jednosmerným prúdom cez zberné krúžky. Rotor je rozdelený na dva typy známe ako vyčnievajúci pól a nevystupujúci pól. Väčšina synchrónnych motorov využíva konštrukciu s výraznými pólmi.
Rotor s výrazným pólom:
Rotor s výrazným pólom má veľký priemer a krátku axiálnu dĺžku. Vzduchová medzera v rotore s vystupujúcimi pólmi je nerovnomerná a póly vyčnievajú smerom von k povrchu rotora. Póly sú laminované silikónovou oceľou a nesú vinutie poľa a čelné plochy pólov sú vo všeobecnosti vybavené štrbinami (poskytujú podporu) pre vinutie vo veveričke. Tyče klapky sú na oboch koncoch skratované medenými krúžkami. Činnosť vinutia tlmiča primárne zabezpečuje rozbehový krútiaci moment a obmedzuje lov (nežiaduci hluk a vibrácie stroja) v synchrónnom motore.
Nevyčnievajúci pólový rotor:
Konštrukcia nevyčnievajúceho pólového rotora je valcová, ktorá obsahuje paralelné štrbiny na umiestnenie rotorových vinutí. Sloty sú zapojené do série so zbernými krúžkami, ktoré sú budené napájaním jednosmerného prúdu. Nevýrazná tyč je vyrobená z pevného oceľového materiálu. Má veľmi malý priemer a veľmi dlhú koaxiálnu dĺžku s rovnomernou vzduchovou medzerou.
Rozdiel medzi synchrónnym motorom a indukčným motorom (asynchrónny motor)
| Áno nie | Rozlišovacia vlastnosť | Synchrónny motor | Indukčný motor |
|---|---|---|---|
| 1. | Definícia | Synchrónny motor označuje striedavý motor, ktorý beží synchrónnou rýchlosťou. | Je tiež známy ako asynchrónny motor. Vzťahuje sa na striedavý motor, v ktorom sa rotor otáča menej ako synchrónna rýchlosť. |
| 2. | Vzrušenie | Je to dvojnásobne vzrušený stroj. | Je to jediný vzrušený stroj. |
| 3. | Spustenie | Beží synchrónnou rýchlosťou a rýchlosť nezávisí od zaťaženia. | Má rôzne rýchlosti. Rýchlosť indukčného motora je nepriamo úmerná rýchlosti; ak sa zaťaženie zvýši, rýchlosť indukčného motora sa zníži. |
| 4. | Prevádzka | Môže byť prevádzkovaný s predstihom a oneskorením účinníka len zmenou jeho budenia. | Funguje iba pri oneskorenom účinníku. |
| 5. | Zdroj | Jeho krídlo kotvy je budené zo zdroja striedavého prúdu a jeho vinutie poľa je budené z napájania jednosmerným prúdom. | Jeho statorové vinutie je budené striedavým zdrojom. |
| 6. | Spustenie | Nie je samospúšťací. | Ide o samoštartovací motor. |
| 7. | náklady | Je to drahšie v porovnaní s indukčným motorom s rovnakým napätím a výkonom. | Je to nákladovo efektívne v porovnaní so synchrónnym motorom s rovnakým napätím a výkonom. |
Výhody synchrónneho motora
- Synchrónny motor beží konštantnou rýchlosťou, čo znamená, že jeho rýchlosť nezávisí od zaťaženia. Používa sa napríklad v hodinkách.
- Prevádzková frekvencia synchrónneho motora je vysoká.
- Prebudený synchrónny motor môže vyvinúť jalový výkon; preto uspokojuje vysoké zaťaženie a stabilizuje systém.
- Synchrónny motor sa primárne používa na pohon vysokého zaťaženia, ktoré vyžaduje vysoký výkon pri nízkych otáčkach. Napríklad mlyny.
Nevýhody synchrónneho motora
- Synchrónny motor potrebuje samostatný jednosmerný zdroj na budenie rotora, zatiaľ čo druhý motor žiadne samostatné budenie nepotrebuje.
- Je to drahé.
- Na budenie rotora vyžaduje kefy a zberné krúžky, takže v dôsledku toho dochádza k stratám.
Aplikácia synchrónneho motora
V tejto digitálnej ére má synchrónny motor široké uplatnenie v každodennom živote. Najbežnejšou aplikáciou synchrónneho motora sú veci, ktoré vyžadujú konštantnú rýchlosť, pretože výkonová frekvencia je krátkodobo a dlhodobo presne kontrolovaná - napríklad digitálne a analógové hodiny, magnetofóny, gramofóny atď.