Een kenmerk van synchrone elektromotoren is dat de magnetische flux en de rotor dezelfde rotatiesnelheid hebben. Om deze reden verandert de rotor van een elektromotor niet van snelheid wanneer de belasting toeneemt. Er is een wikkeling op de rotor die een magnetisch veld creëert.
Soms worden krachtige permanente magneten gebruikt. Gewoonlijk zijn er bij synchrone machines net zoveel wikkelingen op de rotor als op de stator. Het blijkt dus de rotatiesnelheid van de magnetische flux en de rotor gelijk te maken. De belasting die op de motor is aangesloten, heeft helemaal geen invloed op de snelheid.
Elektrisch motorontwerp
Het apparaat van een synchrone motor bestaat uit de volgende elementen:
- Het vaste deel is de stator, waarop de wikkelingen zitten.
- Mobiele rotor, ook wel inductor of armatuur genoemd.
- Voor- en achteromslagen.
- Rotor gemonteerde lagers.
Er is vrije ruimte tussen armatuur en stator. Wikkelingen worden in de groeven gelegd, ze zijn verbonden inster. Zodra er spanning op de motor wordt gezet, begint er stroom door de ankerwikkeling te vloeien. Rond de spoel wordt een magnetisch veld gevormd. Maar de stator wordt ook bekrachtigd. En dit is waar de magnetische flux binnenkomt. Deze velden zijn verschoven van elkaar.
Hoe een synchrone motor werkt
In synchrone machines zijn de elektromagneten op de stator polen, omdat ze op gelijkstroom werken. In totaal zijn er twee schema's waarmee de statorwikkelingen zijn verbonden:
- Salifole.
- Impliciete paal.
Om de magnetische weerstand te verminderen en de omstandigheden voor de doorgang van het veld te optimaliseren, worden kernen van ferromagneten gebruikt. Ze zijn beschikbaar in zowel de stator als de rotor.
Ze zijn gemaakt van speciale soorten elektrisch staal, dat een enorme hoeveelheid van een element als silicium bevat. Hiermee is het mogelijk om de wervelstroom aanzienlijk te verminderen en de elektrische weerstand van het metaal te vergroten.
De werking van synchrone elektromotoren is gebaseerd op de interactie van de stator- en rotorpolen. Bij het starten versnelt het tot de snelheid van de stroom. Het is onder dergelijke omstandigheden dat de elektromotor in synchrone modus werkt.
Startmethode met elektrische hulpmotor
Voorheen werden speciale startmotoren gebruikt, die met mechanische apparaten (riemaandrijving, ketting, enz.) op de motor werden aangesloten. Tijdens het opstarten begon de rotor te draaien en, geleidelijk versnellend,bereikte de synchrone snelheid. Daarna begon de motor zelf te werken. Dit is precies het werkingsprincipe van een synchrone motor, ongeacht het ontwerp en de fabrikant.
Een voorwaarde is dat de startmotor een vermogen moet hebben van ongeveer 15% van dat van de acceleratiemotor. Dit vermogen is voldoende om elke synchrone motor te starten, zelfs als er een kleine belasting op is aangesloten. Deze methode is vrij ingewikkeld en de kosten van de gehele apparatuur zijn aanzienlijk gestegen.
Moderne opstartmethode
Moderne ontwerpen van synchrone motoren zijn niet uitgerust met dergelijke overklokcircuits. Er wordt een ander triggersysteem gebruikt. Ongeveer op deze manier wordt de synchrone machine ingeschakeld:
- Met behulp van een regelweerstand worden de rotorwikkelingen gesloten. Als gevolg hiervan wordt het anker kortgesloten, zoals bij eenvoudige inductiemotoren.
- De rotor heeft ook een eekhoornkooiwikkeling die rustgevend is en voorkomt dat het anker gaat slingeren tijdens de synchronisatie.
- Zodra het anker zijn minimale rotatiesnelheid bereikt, wordt gelijkstroom aangesloten op de wikkelingen.
- Als permanente magneten worden gebruikt, moeten externe startmotoren worden gebruikt.
Er zijn cryogene synchrone elektromotoren die een ontwerp van het omgekeerde type gebruiken. De bekrachtigingswikkelingen zijn gemaakt van:supergeleidende materialen.
Voordelen van synchrone machines
Asynchrone en synchrone motoren hebben zeer vergelijkbare ontwerpen, maar er zijn nog steeds verschillen. In het laatste is er een duidelijk voordeel doordat de bekrachtiging plaatsvindt vanuit een gelijkstroombron. In dit geval kan de motor met een zeer hoge arbeidsfactor werken. Er zijn ook andere voordelen van synchrone motoren:
- Ze werken tegen een te hoog tempo. Hiermee kunt u het stroomverbruik verminderen en ook stroomverliezen aanzienlijk verminderen. Het rendement van een synchrone machine zal veel hoger zijn dan dat van een asynchrone motor met hetzelfde vermogen.
- Het koppel is rechtstreeks afhankelijk van de spanning in het lichtnet. Zelfs als de spanning in het netwerk afneemt, blijft de stroom bestaan.
Maar toch worden asynchrone machines veel vaker gebruikt dan synchrone. Het feit is dat ze een grote betrouwbaarheid hebben, een eenvoudig ontwerp hebben en geen extra onderhoud nodig hebben.
Nadelen van synchrone motoren
Het blijkt dat synchrone machines veel meer nadelen hebben. Hier zijn alleen de belangrijkste:
- Het circuit van een synchrone motor is vrij complex, het bestaat uit een groot aantal elementen. Het is om deze reden dat de kosten van het apparaat erg hoog zijn.
- Zorg ervoor dat u een constante bron gebruikt om de inductor van stroom te voorzienhuidig. Dit bemoeilijkt de hele constructie enorm.
- De procedure voor het starten van een elektromotor is vrij ingewikkeld dan voor asynchrone machines.
- Het is alleen mogelijk om de rotorsnelheid aan te passen door gebruik te maken van frequentieomvormers.
Over het algemeen wegen de voordelen aanzienlijk op tegen de nadelen van synchrone motoren. Om deze reden worden ze heel vaak gebruikt waar het nodig is om een continu continu productieproces uit te voeren, waar het niet nodig is om de apparatuur vaak te stoppen en te starten. Synchrone machines zijn te vinden in molens, brekers, pompen, compressoren. Ze gaan zelden uit, ze werken bijna constant. Door het gebruik van dergelijke motoren kunnen aanzienlijke energiebesparingen worden bereikt.
