Funkciou synchrónnych elektromotorov je, že magnetický tok a rotor majú rovnakú rýchlosť otáčania. Z tohto dôvodu rotor elektromotora pri zvyšovaní zaťaženia nemení svoju rýchlosť. Na rotore je vinutie, ktoré vytvára magnetické pole.
Niekedy sa používajú silné permanentné magnety. Zvyčajne v synchrónnych strojoch je na rotore toľko vinutí ako na statore. Ukazuje sa teda, že vyrovnáva rýchlosť otáčania magnetického toku a rotora. Záťaž, ktorá je pripojená k motoru, vôbec neovplyvňuje rýchlosť.
Konštrukcia elektrického motora
Zariadenie synchrónneho motora pozostáva z nasledujúcich prvkov:
- Pevnou časťou je stator, na ktorom sú umiestnené vinutia.
- Mobilný rotor, niekedy nazývaný aj induktor alebo armatúra.
- Predný a zadný kryt.
- Ložiská namontované na rotore.
Medzi kotvou a statorom je voľný priestor. Vinutia sú uložené v drážkach, sú spojenéhviezda. Akonáhle je na motor privedené napätie, cez vinutie kotvy začne pretekať prúd. Okolo induktora sa vytvorí magnetické pole. Ale stator je tiež pod napätím. A tu prichádza magnetický tok. Tieto polia sú navzájom posunuté.
Ako funguje synchrónny motor
V synchrónnych strojoch sú elektromagnety na statore pólové, pretože fungujú na jednosmerný prúd. Celkovo existujú dve schémy, pomocou ktorých sú vinutia statora spojené:
- Salifole.
- Implicitný pól.
Na zníženie magnetického odporu a optimalizáciu podmienok prechodu poľa sa používajú jadrá vyrobené z feromagnetík. Sú dostupné v statore aj rotore.
Sú vyrobené zo špeciálnych tried elektroocele, ktorá obsahuje obrovské množstvo takého prvku ako je kremík. Vďaka tomu je možné výrazne znížiť vírivý prúd, ako aj zvýšiť elektrický odpor kovu.
Prevádzka synchrónnych elektromotorov je založená na interakcii pólov statora a rotora. Pri štartovaní zrýchľuje na rýchlosť prúdenia. Za takýchto podmienok elektromotor pracuje v synchrónnom režime.
Metóda štartovania s pomocným elektromotorom
Predtým sa používali špeciálne štartovacie motory, ktoré sa k motoru pripájali pomocou mechanických zariadení (remeňový pohon, reťaz a pod.). Počas štartovania sa rotor začal otáčať a postupne zrýchľovať,dosiahol synchrónnu rýchlosť. Potom začal pracovať samotný motor. Toto je presne princíp fungovania synchrónneho motora bez ohľadu na konštrukciu a výrobcu.
Predpokladom je, že štartovací motor musí mať výkon približne 15 % výkonu zrýchleného motora. Tento výkon je dostatočný na spustenie akéhokoľvek synchrónneho motora, aj keď je k nemu pripojená malá záťaž. Táto metóda je pomerne komplikovaná a cena celého zariadenia sa výrazne zvyšuje.
Moderný spôsob spustenia
Moderné konštrukcie synchrónnych motorov nie sú vybavené takýmito obvodmi na pretaktovanie. Používa sa iný spúšťací systém. Približne týmto spôsobom sa synchrónny stroj zapne:
- Pomocou reostatu sú vinutia rotora uzavreté. V dôsledku toho sa kotva skratuje, ako pri jednoduchých indukčných motoroch.
- Rotor má tiež vinutie vo veveričke, ktoré je upokojujúce a zabraňuje kývaniu kotvy počas synchronizácie.
- Akonáhle kotva dosiahne minimálnu rýchlosť otáčania, do jej vinutí sa pripojí jednosmerný prúd.
- Ak sa používajú permanentné magnety, musia sa použiť externé spúšťacie motory.
Existujú kryogénne synchrónne elektromotory, ktoré využívajú dizajn spätného typu. Budiace vinutia sú vyrobené zsupravodivé materiály.
Výhody synchrónnych strojov
Asynchrónne a synchrónne motory majú veľmi podobný dizajn, ale stále existujú rozdiely. V druhom z nich je jasná výhoda v tom, že k budeniu dochádza zo zdroja jednosmerného prúdu. V tomto prípade môže motor pracovať s veľmi vysokým účinníkom. Synchrónne motory majú aj ďalšie výhody:
- Pracujú s prehnanou rýchlosťou. To vám umožní znížiť spotrebu energie a tiež výrazne zníži prúdové straty. Účinnosť synchrónneho stroja bude oveľa vyššia ako účinnosť asynchrónneho motora s rovnakým výkonom.
- Krútiaci moment priamo závisí od napätia v sieti. Aj keď sa napätie v sieti zníži, výkon zostane.
Asynchrónne stroje sa však používajú oveľa častejšie ako synchrónne. Faktom je, že majú veľkú spoľahlivosť, jednoduchý dizajn, nevyžadujú ďalšiu údržbu.
Nevýhody synchrónnych motorov
Ukazuje sa, že synchrónne stroje majú oveľa viac nevýhod. Tu sú len tie hlavné:
- Obvod synchrónneho motora je pomerne zložitý, pozostáva z veľkého množstva prvkov. Z tohto dôvodu sú náklady na zariadenie veľmi vysoké.
- Uistite sa, že na napájanie induktora používate konštantný zdrojprúd. To značne komplikuje celú stavbu.
- Postup štartovania elektromotora je pomerne komplikovaný ako pri asynchrónnych strojoch.
- Rýchlosť rotora je možné upraviť iba pomocou frekvenčných meničov.
Vo všeobecnosti výhody synchrónnych motorov výrazne prevažujú nad nevýhodami. Z tohto dôvodu sa veľmi často používajú tam, kde je potrebné viesť nepretržitý nepretržitý výrobný proces, kde nie je potrebné často zastavovať a spúšťať zariadenia. Synchrónne stroje nájdeme v mlynoch, drvičoch, čerpadlách, kompresoroch. Málokedy sa vypínajú, fungujú takmer neustále. Použitím takýchto motorov je možné dosiahnuť značné úspory energie.
