Характеристика на синхронните електродвигатели е, че магнитният поток и роторът имат еднаква скорост на въртене. Поради тази причина роторът на електродвигателя не променя скоростта си при увеличаване на натоварването. На ротора има намотка, която създава магнитно поле.
Понякога се използват мощни постоянни магнити. Обикновено в синхронните машини има толкова намотки на ротора, колкото и на статора. Така се оказва, че се изравнява скоростта на въртене на магнитния поток и ротора. Товарът, който е свързан към двигателя, изобщо не влияе на скоростта.
Дизайн на електрически мотор
Устройството на синхронен двигател се състои от следните елементи:
- Неподвижната част е статорът, върху който са разположени намотките.
- Мобилен ротор, понякога наричан индуктор или котва.
- Предни и задни капаци.
- Лагери, монтирани на ротора.
Има свободно пространство между котвата и статора. Намотките се полагат в жлебовете, те са свързанизвезда. Веднага след като към двигателя се приложи напрежение, токът започва да тече през намотката на котвата. Около индуктора се образува магнитно поле. Но статорът също е под напрежение. И тук идва магнитният поток. Тези полета са изместени едно спрямо друго.
Как работи синхронният двигател
В синхронните машини електромагнитите на статора са полюси, тъй като работят на постоянен ток. Общо има две схеми, по които са свързани намотките на статора:
- Salifole.
- Имплицитен полюс.
За намаляване на магнитното съпротивление и оптимизиране на условията за преминаване на полето се използват сърцевини от феромагнети. Предлагат се както в статора, така и в ротора.
Те са направени от специални класове електрическа стомана, която съдържа огромно количество такъв елемент като силиций. С това е възможно значително да се намали вихровият ток, както и да се увеличи електрическото съпротивление на метала.
Работата на синхронните електродвигатели се основава на взаимодействието на полюсите на статора и ротора. При стартиране се ускорява до скоростта на потока. При такива условия електродвигателят работи в синхронен режим.
Метод на стартиране с допълнителен електродвигател
Преди това бяха използвани специални стартови двигатели, които бяха свързани към двигателя с помощта на механични устройства (ремъчна предавка, верига и др.). По време на стартиране роторът започна да се върти и, постепенно ускорявайки,достигна синхронна скорост. След това самият мотор започна да работи. Точно това е принципът на работа на синхронен двигател, независимо от дизайна и производителя.
Предпоставка е стартовият двигател да има мощност около 15% от тази на ускорения двигател. Тази мощност е напълно достатъчна за стартиране на всеки синхронен двигател, дори ако към него е свързан малък товар. Този метод е доста сложен и цената на цялото оборудване се увеличава значително.
Модерен метод за стартиране
Модерните дизайни на синхронни двигатели не са оборудвани с такива схеми за овърклок. Използва се различна система за задействане. Приблизително по този начин се включва синхронната машина:
- С помощта на реостат, намотките на ротора се затварят. В резултат на това котвата получава късо съединение, както при обикновените асинхронни двигатели.
- Роторът също има намотка с катерична клетка, която успокоява и предотвратява люлеенето на арматурата по време на синхронизация.
- В момента, в който котвата достигне минималната си скорост на въртене, постоянният ток се свързва към нейните намотки.
- Ако се използват постоянни магнити, трябва да се използват външни стартови двигатели.
Има криогенни синхронни електродвигатели, които използват обратен тип дизайн. Намотките на възбуждане са направени отсвръхпроводящи материали.
Предимства на синхронните машини
Асинхронните и синхронните двигатели имат много сходен дизайн, но все още има разлики. При последното има ясно предимство в това, че възбуждането се осъществява от източник на постоянен ток. В този случай двигателят може да работи при много висок фактор на мощността. Има и други предимства на синхронните двигатели:
- Те работят с повишена скорост. Това ви позволява да намалите консумацията на енергия, а също така значително намалявате токовите загуби. Ефективността на синхронната машина ще бъде много по-висока от тази на асинхронен двигател със същата мощност.
- Въртящият момент директно зависи от напрежението в мрежата. Дори ако напрежението в мрежата намалее, мощността ще остане.
Но все пак асинхронните машини се използват много по-често от синхронните. Факт е, че имат голяма надеждност, прост дизайн, не изискват допълнителна поддръжка.
Недостатъци на синхронните двигатели
Оказва се, че синхронните машини имат много повече недостатъци. Ето само основните:
- Веригата на синхронен двигател е доста сложна, тя се състои от голям брой елементи. Поради тази причина цената на устройството е много висока.
- Уверете се, че използвате постоянен източник за захранване на индуктортекущ. Това значително усложнява цялата конструкция.
- Процедурата за стартиране на електродвигател е доста сложна, отколкото за асинхронни машини.
- Възможно е да регулирате скоростта на ротора само с помощта на честотни преобразуватели.
Като цяло предимствата значително надвишават недостатъците на синхронните двигатели. Поради тази причина те се използват много често там, където е необходимо да се провежда непрекъснат непрекъснат производствен процес, където не е необходимо често спиране и стартиране на оборудването. Синхронните машини могат да бъдат намерени в мелници, трошачки, помпи, компресори. Рядко се изключват, работят почти постоянно. Чрез използването на такива двигатели могат да се постигнат значителни икономии на енергия.
