Elektromotory sú pevne zakorenené ako najdôležitejšie súčasti väčšiny zariadení používaných ľuďmi každý deň. Jedným z typov elektrických strojov na otáčanie pracovného telesa je synchrónny elektrický motor. Ďalej zvážime vlastnosti zariadenia a princíp činnosti synchrónneho motora.
Zariadenie
Štrukturálne je ľubovoľná synchrónna jednotka stator a rotor kombinovaný v jednom kryte. Statorové vinutie je navinuté do štrbín stacionárneho magnetického obvodu zostavených z feromagnetického materiálu. Konštrukcia rotora môže obsahovať vinutie namontované na oceľovom ráme alebo permanentný magnet namontovaný na hriadeli. Úlohou jedného aj druhého je vytvoriť magnetický tok interagujúci s elektromagnetickým poľom statora.
Princíp činnosti
Na základe článku 53 GOST 27471-87 predpokladá synchrónny motor bezkontaktný stroj pracujúci na striedavý prúd. V ktorom v ustálenom stave pomer otáčok rotora k frekvencii prúdu vo vinutí kotvy nezávisí od veľkosti zaťaženia pri menovitej prevádzke.
Z praktického hľadiska to vyzerá takto:
- na vinutia statora sa privádza trojfázové napätie, ktoré sa tiež nazýva kotva;
- s nárastom amplitúdy sínusoidy v jednej fáze sa proporcionálne zvýši prúd a elektromagnetické pole vytvorené okolo vinutia;
- vzhľadom na skutočnosť, že sínusoida rastie striedavo vo všetkých troch fázach motora, vrchol maximálneho elektromagnetického poľa sa bude posúvať z jedného vinutia na druhé v smere hodinových ručičiek;
- magnetické pole rotora (induktora) je striedavo priťahované vlastnými pólmi k opačnému znamienku vektora statorového poľa.
Výsledkom tejto interakcie je translačná rotácia hriadeľa synchrónneho motora okolo jeho osi. Pretože v induktore sú neustále prítomné elektrické vedenia tvorené nezávislým zdrojom, frekvencia jeho otáčania úplne zodpovedá frekvencii napätia dodávaného do vinutí kotvy. Synchronizuje sa v motore.
Typy synchrónnych motorov
Synchrónne motory sú vo všeobecnosti rozdelené do niekoľkých kategórií v závislosti od ich konštrukčných vlastností.
Na získanie toku excitácie teda použite:
- vinutie rotora - aby sa zabezpečila elektromagnetická interakcia, napájanie vinutia sa dodáva zo zdroja tretej strany;
- magnetický rotor - pomocné magnetické pole rotora je tvorené permanentnými magnetmi, ktoré sú na ňom nainštalované;
- prúdový rotor - tvar magnetického obvodu tlmivky je vyrobený tak, že silové čiary kotvy sa lámu, aby sa dosiahlo synchrónne otáčanie.
V závislosti na konštrukcii rotora sa rozlišuje hlavný pól a synchrónny motor s implicitným pólom.
Podľa prevádzkového režimu môžu byť použité ako elektrický motor, generátor alebo synchrónny kompenzátor.
Prevádzkové režimy
V praxi je možné každý elektrický stroj používať v rôznych prevádzkových režimoch:
- Režim motora - jednotka pracuje na princípe premeny elektrickej energie na mechanickú. Na vodiče kotvy sa privádza napätie a prevádza sa na rotačnú silu na rotore.
- Režim generátora - v takom prípade sa hriadeľ motora otáča v dôsledku turbíny alebo iného predmetu a generované napätie sa odstráni z vývodov kotvy.
- Synchrónny kompenzátor - elektrický motor je pripojený k distribučnej sieti voľnobežnými otáčkami. To zvyšuje účinník systému v dôsledku spotreby jalového výkonu.
P.S. Ďalšie podrobnosti o synchrónny motor, a tiež o tom, ako sa líši od indukčného motora, pozri video: