یکی از ویژگی های موتورهای الکتریکی سنکرون این است که شار مغناطیسی و روتور سرعت چرخش یکسانی دارند. به همین دلیل، روتور موتور الکتریکی با افزایش بار، سرعت خود را تغییر نمی دهد. سیم پیچی روی روتور وجود دارد که میدان مغناطیسی ایجاد می کند.
گاهی اوقات از آهنرباهای دائمی قدرتمند استفاده می شود. معمولاً در ماشین های سنکرون به تعداد سیم پیچی روتور روی استاتور وجود دارد. بنابراین معلوم می شود که سرعت چرخش شار مغناطیسی و روتور برابر می شود. باری که به موتور وصل می شود به هیچ وجه روی سرعت تأثیر نمی گذارد.
طراحی موتور الکتریکی
دستگاه یک موتور سنکرون از عناصر زیر تشکیل شده است:
- قسمت ثابت استاتور است که سیم‌پیچ‌ها روی آن قرار دارند.
- روتور موبایل، که گاهی اوقات سلف یا آرمیچر نامیده می شود.
- قابهای جلو و عقب.
- بلبرینگ های روتور.
فضای آزاد بین آرمیچر و استاتور وجود دارد. سیم پیچ ها در شیارها گذاشته می شوند، آنها به داخل متصل می شوندستاره. به محض اعمال ولتاژ به موتور، جریان از سیم پیچ آرمیچر شروع به عبور می کند. یک میدان مغناطیسی در اطراف سلف تشکیل می شود. اما استاتور نیز دارای انرژی است. و اینجاست که شار مغناطیسی وارد می شود. این فیلدها از یکدیگر جدا شده اند.
چگونه یک موتور سنکرون کار می کند
در ماشین های سنکرون، الکترومغناطیس های روی استاتور قطب هستند، زیرا با جریان مستقیم کار می کنند. در مجموع، دو طرح وجود دارد که سیم‌پیچ‌های استاتور به وسیله آن متصل می‌شوند:
- Salifole.
- قطب ضمنی.
به منظور کاهش مقاومت مغناطیسی و بهینه سازی شرایط برای عبور میدان، از هسته های ساخته شده از فرومغناطیس استفاده می شود. آنها هم در استاتور و هم در روتور موجود هستند.
آنها از درجات خاصی از فولاد الکتریکی ساخته شده اند که حاوی مقدار زیادی عنصر مانند سیلیکون است. با این کار می توان جریان گردابی را به میزان قابل توجهی کاهش داد و همچنین مقاومت الکتریکی فلز را افزایش داد.
عملکرد موتورهای الکتریکی سنکرون بر اساس اندرکنش قطب استاتور و روتور است. هنگام شروع، سرعت جریان را افزایش می دهد. در چنین شرایطی است که موتور الکتریکی در حالت سنکرون کار می کند.
روش راه اندازی با موتور برق کمکی
قبلاً از موتورهای راه اندازی ویژه استفاده می شد که با استفاده از وسایل مکانیکی (محرک تسمه، زنجیر و …) به موتور متصل می شدند. در حین راه اندازی، روتور شروع به چرخش کرد و به تدریج شتاب گرفت.به سرعت سنکرون رسید. پس از آن، خود موتور شروع به کار کرد. این دقیقاً اصل کار یک موتور سنکرون بدون توجه به طراحی و سازنده است.
یک پیش نیاز این است که موتور راه انداز باید حدود 15 درصد قدرت موتور شتابدار داشته باشد. این قدرت برای راه اندازی هر موتور سنکرون کاملاً کافی است، حتی اگر بار کوچکی به آن متصل باشد. این روش کاملاً پیچیده است و هزینه کل تجهیزات بسیار افزایش یافته است.
روش راه اندازی مدرن
طراحی های مدرن موتورهای سنکرون به چنین مدارهای اورکلاکینگ مجهز نیستند. یک سیستم ماشه متفاوت در حال استفاده است. تقریباً به این ترتیب ماشین سنکرون روشن می شود:
- با کمک رئوستات، سیم پیچ های روتور بسته می شوند. در نتیجه، آرمیچر مانند موتورهای القایی ساده، اتصال کوتاه پیدا می‌کند.
- روتور همچنین دارای سیم پیچی قفس سنجابی است که تسکین دهنده است و از نوسان آرمیچر در حین همگام سازی جلوگیری می کند.
- به محض اینکه آرمیچر به حداقل سرعت دورانی خود رسید، جریان مستقیم به سیم‌پیچ‌های آن وصل می‌شود.
- اگر از آهنرباهای دائمی استفاده می شود، باید از موتورهای راه انداز خارجی استفاده شود.
موتورهای الکتریکی سنکرون برودتی وجود دارند که از طراحی نوع معکوس استفاده می کنند. سیم پیچ های تحریک ازمواد ابررسانا.
مزایای ماشین های سنکرون
موتورهای آسنکرون و سنکرون طراحی های بسیار مشابهی دارند، اما هنوز تفاوت هایی وجود دارد. در دومی مزیت آشکاری وجود دارد که تحریک از منبع جریان مستقیم رخ می دهد. در این حالت موتور می تواند با ضریب توان بسیار بالا کار کند. همچنین مزایای دیگری از موتورهای سنکرون وجود دارد:
- آنها با نرخ متورم کار می کنند. این به شما امکان می دهد مصرف برق را کاهش دهید و همچنین تلفات جریان را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. راندمان یک ماشین سنکرون بسیار بیشتر از یک موتور آسنکرون با همان قدرت خواهد بود.
- گشتاور به طور مستقیم به ولتاژ در شبکه بستگی دارد. حتی اگر ولتاژ در شبکه کاهش یابد، برق باقی خواهد ماند.
اما با این حال، ماشین های ناهمزمان بسیار بیشتر از همگام استفاده می شوند. واقعیت این است که آنها قابلیت اطمینان بالایی دارند، طراحی ساده دارند، نیازی به نگهداری اضافی ندارند.
معایب موتورهای سنکرون
مشخص می شود که ماشین های سنکرون دارای معایب بسیار بیشتری هستند. در اینجا فقط موارد اصلی آمده است:
- مدار یک موتور سنکرون بسیار پیچیده است، از تعداد زیادی عنصر تشکیل شده است. به همین دلیل است که هزینه دستگاه بسیار بالا است.
- حتما از یک منبع ثابت برای تغذیه سلف استفاده کنیدجاری. این به شدت کل ساخت و ساز را پیچیده می کند.
- روش راه اندازی یک موتور الکتریکی نسبت به ماشین های ناهمزمان بسیار پیچیده است.
- تنظیم سرعت روتور فقط با استفاده از مبدل های فرکانس امکان پذیر است.
به طور کلی، مزایا به طور قابل توجهی بیشتر از معایب موتورهای سنکرون است. به همین دلیل، اغلب در مواردی که نیاز به انجام یک فرآیند تولید مداوم است، جایی که نیازی به توقف و راه اندازی مکرر تجهیزات نیست، استفاده می شود. ماشین های سنکرون را می توان در آسیاب ها، سنگ شکن ها، پمپ ها، کمپرسورها یافت. آنها به ندرت خاموش می شوند، تقریباً دائماً کار می کنند. با استفاده از چنین موتورهایی می توان به صرفه جویی قابل توجهی در مصرف انرژی دست یافت.
