Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Синхронните електродвигатели (DM) не са толкова често срещани, колкото асинхронни с ротор с катерици. Но те се използват там, където е необходим голям въртящ момент и в процеса на работа ще настъпят чести претоварвания. Също така, този тип двигател се използва там, където е необходима по-голяма мощност за задвижване на механизмите, поради високия фактор на мощността и възможността за подобряване на фактора на мощността на мрежата, което значително ще намали разходите за електричество и натоварването на линията. Какво е синхронен мотор, където се използва и какви са неговите предимства, минуси, които разглеждаме в тази статия.

Определение и принцип на действие

По-просто казано, синхронният е електрически двигател, чиято скорост на въртене на ротора (вал) съвпада със скоростта на въртене на магнитното поле на статора.

Нека разгледаме накратко принципа на работа на такъв електрически мотор - той се основава на взаимодействието на въртящото се магнитно поле на статора, което обикновено се създава от трифазен променлив ток и постоянно магнитно поле на ротора.

Постоянното магнитно поле на ротора се създава от намотката за възбуждане или постоянните магнити. Токът в статорните намотки създава въртящо се магнитно поле, докато роторът в работен режим е постоянен магнит, неговите полюси се втурват към противоположните полюси на магнитното поле на статора. В резултат роторът се върти синхронно със статорното поле, което е неговата основна характеристика.

Припомнете си, че в един асинхронен двигател скоростта на въртене на статора МР и скоростта на въртене на ротора се различават според количеството на плъзгането, а механичната му характеристика е „сгъната” с пик при критично приплъзване (под номиналната скорост на въртене).

Скоростта, с която магнитното поле на въртенето на статора може да се изчисли чрез следното уравнение:

N = 60f / p

f е честотата на тока в намотката, Hz, p е броят на двойките полюси.

Съответно, съгласно същата формула се определя скоростта на въртене на вала на синхронния двигател.

Повечето от двигателите с променлив ток, използвани в производството, са направени без постоянни магнити, но с намотка за възбуждане, докато синхронните променливотокови двигатели с ниска мощност са направени с постоянни магнити на ротора.

Токът към възбуждащата намотка се подава от пръстените и четката. За разлика от колекторния електродвигател, при който се използва колектор за прехвърляне на ток към въртящата се намотка (комплект от надлъжно разположени плочи), синхронните пръстени са монтирани в един от краищата на статора.

Източникът на възбуждане на постоянен ток в момента е тиристорни патогени, често наричани "ВТЕ" (след името на една от сериите такива устройства на местното производство). Преди това се използва система за възбуждане на генератор-двигател, когато генератор (известен също като патоген) е инсталиран на същата шахта като мотора, който прилага ток през резисторите към намотката на полето.

Роторът на почти всички синхронни DC двигатели се извършва без възбуждаща намотка, но с постоянни магнити, въпреки че по принцип са сходни с AC светодиодите, те се различават много от класическите трифазни машини по начина, по който са свързани и работят.

Една от основните характеристики на електродвигателя е механична характеристика. При синхронните електродвигатели тя е близо до права хоризонтална линия. Това означава, че натоварването на вала не влияе на скоростта му (докато достигне определена критична стойност).

Това се постига благодарение на възбуждането с постоянен ток, поради което синхронният електродвигател поддържа перманентна скорост при различни натоварвания, претоварвания и по време на спадане на напрежението (до определена граница).

По-долу ще видите символа на схемата на синхронна машина.

Дизайн на ротора

Като всеки друг, синхронният двигател се състои от две основни части:

  • Статора. В нея има намотки. Тя също се нарича котва.
  • Ротор. Поставени са постоянни магнити или намотки на полето. Тя също се нарича индуктор, поради неговата цел - да създаде магнитно поле).

За подаване на ток към възбуждащата намотка на ротора са монтирани 2 пръстена (тъй като възбуждането е постоянен ток, единият от тях се захранва с "+", а другият с "-"). Четки, прикрепени към държача на четката.

Роторите на синхронните променливотокови електродвигатели са два вида, в зависимост от предназначението:

  1. Десен полюс. Полюсите (бобините) са ясно видими. Използва се при ниски скорости и голям брой полюси.
  2. Off-pole - изглежда като кръгъл блок, в слота, върху който са положени проводниците на намотките. Използва се при високи скорости на въртене (3000, 1500 об / мин) и малък брой полюси.

Синхронно пускане на двигателя

Характеристика на този тип електрически автомобили е, че тя не може просто да бъде включена в мрежата и да чака да започне. В допълнение към работата на светодиода е необходим не само източникът на ток на възбуждане, но и доста сложна схема за стартиране.

Стартирането се извършва както в асинхронен двигател, а за да се създаде начален въртящ момент, в допълнение към намотката за възбуждане, върху ротора се поставя допълнителна късо съединение намотка "катеричка". Нарича се още и “затихване”, защото увеличава стабилността при внезапни претоварвания.

Токът на възбуждане в роторната намотка по време на стартиране отсъства, а когато ускорява до субсинхронна скорост (3-5% по-малко синхронен), се прилага ток на възбуждане, след което той и статорният ток осцилират, двигателят преминава в синхрон и влиза в експлоатация.

За да се ограничат стартовите токове на мощни машини, те понякога намаляват напрежението на клемите на статорните намотки чрез свързване на автотрансформатор или резистори последователно.

Докато синхронната машина се стартира в асинхронен режим, резисторите се свързват с навиването на полето, чието съпротивление надвишава съпротивлението на самата намотка с 5 до 10 пъти. Това е необходимо, така че пулсиращият магнитен поток, възникващ при въздействието на токове, индуцирани в намотката по време на пускане, не забавя ускорението, а също и да не повреди намотките, дължащи се на индуцираната в него еф.

видове

Съществуват много видове такива машини, като по-горе е описано проектирането на синхронен променлив електродвигател с намотки за възбуждане, които са най-често срещаните в производството. Има и други типове, като:

  • Синхронни двигатели с постоянен магнит. Това са различни електродвигатели, като PMSM - синхронен двигател с постоянен магнит, BLDC - безчетен постоянен ток и други. Разликите между тях са в метода на контрол и формата на тока (синусоидална или трапецовидна). Те също така се наричат безчеткови или безчеткови двигатели. Използва се в металообработващи машини, радиоуправляеми модели, електрически инструменти и др. Те работят не директно от DC, а чрез специален конвертор.
  • Стъпкови двигатели - синхронни безчеткови двигатели, при които роторът точно задържа предварително определено положение, те се използват за позициониране на работния инструмент в металообработващи машини с ЦПУ и за управление на различни елементи на автоматичните системи (например положението на дросела в колата). Те се състоят от статор, в този случай намотките за възбуждане са разположени върху него, а роторът, който е изработен от мек магнитен или твърд магнитен материал. Структурно много подобни на предишните типове.
  • Реактивен.
  • Хистерезис.
  • Реактивен хистерезис.

Последните три вида DM също нямат четки, те работят благодарение на специалната конструкция на ротора. При реактивен диабет се разграничават три от тях: кръстосано стратифициран ротор, ротор с изразени полюси и аксиално стратифициран ротор. Обяснението на принципа на тяхната работа е доста трудно и ще отнеме голяма сума, затова го пропускаме. Такива електрически мотори на практика, вероятно ще срещнете рядко. Това са предимно машини с ниска мощност, използвани в автоматизацията.

Обхват на приложение

Синхронните двигатели са по-скъпи от асинхронни, като освен това изискват допълнителен източник на възбуждане на постоянен ток - това отчасти намалява ширината на обхвата на този тип електрически машини. Въпреки това, синхронните електродвигатели се използват за задвижване на механизми, където са възможни претоварвания и се изисква точна поддръжка на стабилни обороти.

Най-често се използва в полето с висока мощност - стотици киловати и единици мегават, като в същото време стартирането и спирането се случват доста рядко, т.е. машините работят денонощно дълго време. Това се дължи на факта, че синхронните машини работят с cosFi близо до 1 и могат да произвеждат реактивна мощност към мрежата, в резултат на което се подобрява факторът на мощността на мрежата и се намалява неговата консумация, което е важно за предприятията.

Предимства и недостатъци

С прости думи, всеки електрически автомобил има своите плюсове и минуси. Положителната страна на синхронния двигател е:

  1. Работете с cosFi = 1, поради възбуждането чрез постоянен ток, съответно, те не консумират реактивна мощност от мрежата.
  2. По време на експлоатация, при превъзбуждане, в мрежата се доставя реактивна мощност, подобрява се факторът на мощността на мрежата, спада на напрежението и загубите в него и увеличава КМ на генераторите.
  3. Максималният момент, развит на SD вал, е пропорционален на U, а за AD е U² (квадратична зависимост от напрежението). Това означава, че компактдискът има добър капацитет на натоварване и стабилност на работата, които се запазват при спадане на напрежението в мрежата.
  4. В резултат на всичко това скоростта на въртене е стабилна по време на претоварване и потъване, в границите на капацитета на претоварване, особено при нарастващ ток на възбуждане.

Но съществен недостатък на синхронния двигател е, че неговата конструкция е по-сложна от тази на асинхронен с ротор на късо съединение, необходим е патоген, без който няма да може да работи. Всичко това води до по-високи разходи в сравнение с асинхронни машини и трудности при поддръжката и експлоатацията.

Вероятно предимствата и недостатъците на синхронните електродвигатели свършват дотук. В тази статия се опитахме да обобщим обща информация за синхронните двигатели. Ако имате нещо за добавяне на материал - напишете в коментарите.

Материали по темата:

  • Какво е ротор и статор
  • Как се предава електричеството на разстояния без жици
  • Какво е честотен конвертор

Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Категория:

Знание