W układach elektrycznych stosujemy w przemyśle Elektrownie czy potrzeby domowe, silniki i generatory stały się powszechne. Wraz z zapotrzebowaniem na systemy o wysokiej efektywności energetycznej i mniejszym zużyciu energii, widoczne jest wynalezienie nowych modeli tych urządzeń elektrycznych. Podstawowym czynnikiem obliczającym niezawodność pracy silników i generatorów jest Współczynnik mocy . Jest to stosunek zastosowanej mocy do wymaganej mocy. Zwykle całkowita moc pobierana w przemyśle i fabrykach jest obliczana na podstawie współczynnika mocy. Dlatego współczynnik mocy powinien być zawsze utrzymywany na poziomie jedności. Jednak ze względu na wzrost mocy biernej w tych urządzeniach współczynnik mocy maleje. Aby utrzymać współczynnik mocy na poziomie jedności, wprowadza się wiele metod. Jedną z nich jest koncepcja silnika synchronicznego.
Co to jest silnik synchroniczny?
Definicja silnika synchronicznego mówi, że „An Silnik AC w którym w stanie ustalonym obrót wału jest zsynchronizowany z częstotliwością przyłożonego prądu ”. Silnik synchroniczny działa jak silnik prądu przemiennego, ale tutaj całkowita liczba obrotów wykonywanych przez wał jest równa całkowitej wielokrotności częstotliwości przyłożonego prądu.
Silnik synchroniczny
Silnik synchroniczny nie opiera się na prądzie indukcyjnym do pracy. W tych silnikach, w przeciwieństwie do silników indukcyjnych, obecne są wielofazowe elektromagnesy prądu przemiennego Stan r , który wytwarza wirujące pole magnetyczne. Tutaj wirnik jest magnesem trwałym, który synchronizuje się z wirującym polem magnetycznym i obraca się synchronicznie z częstotliwością przyłożonego do niego prądu.
Konstrukcja silnika synchronicznego
Stojan i wirnik są główne składniki silnika synchronicznego. Tutaj rama stojana ma płytkę owijającą, do której przymocowane są paski klawiszy i obwodowe żebra. Podstawy, mocowania ramy służą do podparcia maszyny. Aby wzbudzić uzwojenia pola za pomocą prądu stałego, stosuje się pierścienie ślizgowe i szczotki.
Wirniki cylindryczne i okrągłe są używane do zastosowań 6-biegunowych. Silne wirniki biegunowe są używane, gdy wymagana jest większa liczba biegunów. Budowa silnika synchronicznego i alternatora synchronicznego są podobne.
Zasada działania silnika synchronicznego
Praca silników synchronicznych zależy od interakcji pola magnetycznego stojana z polem magnetycznym wirnika. Stojan zawiera trójfazowe uzwojenia i jest zasilany prądem trójfazowym. Tak więc uzwojenie stojana wytwarza trójfazowe wirujące pole magnetyczne. Wirnik jest zasilany prądem stałym.
Wirnik wchodzi w wirujące pole magnetyczne wytwarzane przez uzwojenie stojana i obraca się synchronicznie. Teraz prędkość silnika zależy od częstotliwości dostarczanego prądu.
Prędkość silnika synchronicznego jest kontrolowana przez częstotliwość przyłożonego prądu. Prędkość silnika synchronicznego można obliczyć jako
Ns = 60f / P = 120f / p
gdzie, f = częstotliwość prądu przemiennego (Hz)
p = całkowita liczba biegunów na fazę
P = całkowita liczba par biegunów na fazę.
Jeżeli przyłożone zostanie obciążenie większe niż obciążenie przebijające, silnik zostanie zdesynchronizowany. 3-fazowe uzwojenie stojana daje tę zaletę, że określa kierunek obrotów. W przypadku uzwojenia jednofazowego nie jest możliwe określenie kierunku obrotów i silnik może zostać uruchomiony w dowolnym z kierunków. Aby kontrolować kierunek obrotów w tych silnikach synchronicznych, potrzebne są urządzenia rozruchowe.
Metody uruchamiania silnika synchronicznego
Moment bezwładności wirnika zatrzymuje samorozruch wielkogabarytowych silników synchronicznych. Z powodu tej bezwładności wirnika, nie jest możliwe zsynchronizowanie wirnika z polem magnetycznym stojana w momencie przyłożenia mocy. Dlatego potrzebny jest dodatkowy mechanizm, który pomoże zsynchronizować wirnik.
W dużych silnikach zastosowano uzwojenie indukcyjne, które generują wystarczający moment obrotowy potrzebny do przyspieszenia. W przypadku bardzo dużych silników, aby przyspieszyć nieobciążoną maszynę, stosuje się silnik kucyka. Zmieniając częstotliwość prądu stojana, silniki sterowane elektronicznie mogą przyspieszać nawet od prędkości zerowej.
W przypadku bardzo małych silników, gdy moment bezwładności wirnika i obciążenie mechaniczne są pożądane małe, można je uruchomić bez żadnych metod rozruchu.
Rodzaje silników synchronicznych
W zależności od metody namagnesowania wirnika istnieją dwa rodzaje silników synchronicznych -
- Nie podekscytowany.
- Prąd stały Podekscytowany.
Silnik niewzbudzony
W tych silnikach wirnik jest magnesowany przez zewnętrzne pole stojana. Wirnik zawiera stałe pole magnetyczne. Do wykonania wirnika użyto stali o wysokiej retencji, takiej jak stal kobaltowa. Są one klasyfikowane jako silniki z magnesami trwałymi, reluktancyjne i histerezy.
- W silnikach synchronicznych z magnesami trwałymi do konstrukcji wirnika stosowany jest magnes trwały wraz ze stalą. Mają stałe pole magnetyczne w wirniku, więc do rozruchu nie można użyć uzwojenia indukcyjnego. Używane jako bezprzekładniowe silniki wind.
Silnik synchroniczny z magnesami trwałymi
- W silniku Reluctance wirnik jest wykonany z odlewu stalowego z wystającymi zębatkami. Aby zminimalizować tętnienia momentu obrotowego, bieguny wirnika są mniejsze niż bieguny stojana. Zawiera uzwojenie klatki wiewiórczej zapewniające rozruchowy moment obrotowy wirnika. Używany w aplikacjach oprzyrządowania.
- Silniki histerezy są silnikami samorozruchowymi. Tutaj wirnik jest gładkim cylindrem wykonanym z magnetycznie twardej stali kobaltowej o wysokiej koercji. Silniki te są drogie i są używane tam, gdzie wymagana jest precyzyjna stała prędkość. Zwykle używany jako serwomotory.
Silnik wzbudzony prądem stałym
Tutaj wirnik jest wzbudzany prądem stałym dostarczanym bezpośrednio przez pierścienie ślizgowe. Stosowana jest również indukcja AC i prostowniki. Są to zwykle duże rozmiary, takie jak większy niż 1 koń mechaniczny itp.
Silnik wzbudzony prądem stałym
Zastosowania silników synchronicznych
zazwyczaj, silniki synchroniczne są używane do zastosowań, w których wymagana jest precyzyjna i stała prędkość. Zastosowania tych silników o małej mocy obejmują maszyny pozycjonujące. Są one również stosowane w robotach siłowniki . Młyny kulowe, zegary, gramofony gramofonów również wykorzystują silniki synchroniczne. Poza tym silniki są również używane jako serwomotory i maszyny rozrządu.
Silniki te są dostępne w zakresie wielkości ułamkowej podkowy do zakresu rozmiarów przemysłowych o dużej mocy. Silniki te, używane w przemysłowych rozmiarach o dużej mocy, spełniają dwie ważne funkcje. Jeden jest skutecznym sposobem przekształcania energii prądu przemiennego w energię mechaniczną, a drugi jest Korekcja współczynnika mocy . Które zastosowanie serwomotoru spotkałeś?
