7.4 Принцип работы синхронного двигателя (сд)

Устройство синхронного двигателя практически идентично устройству синхронного генератора. Принцип действия: ток, протекающий в обмотке статора образует вращающееся магнитное поле, которое своими полюсами притягивает разноименные полюса ротора, вследствие чего частота вращения ротора совпадает с частотой вращения поля статора, т.е. ротор вращается с синхронной частотой N₀ (N₀=f/p) f – частота p – число полюсов. Для того чтобы запустить синхронный двигатель, его частота вращения ротора должна быть приблизительно равна синхронной частоте. После того как частота вращения ротора станет близкой к синхронной частоте, ротор втягивается в синхронизм, то есть начинает вращаться синхронно с частотой поля. В роторе СД размещают короткозамкнутую обмотку по типу «беличьей клетки». В таком случае первый этап пуска СД представляет собой пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, при этом обмотка возбуждения синхронного генератора отличается от источника энергии и замыкается на сопротивлении.

После того как частота вращения ротора приблизится к синхронной, в обмотку ротора подается напряжение, а двигатель работает в нормальном режиме. СД как потребитель эл. Энергии может различаться по типу потребляемой реактивной энергии, т.е. они могут работать потребителями чисто активной энергии, как потребитель реактивной энергии, носящий емкостной характер. Св-во синх-го двиг-ля поглощать индуктивную, реактивную мощность используется в энергетике для улучшения cos (коэффициента мощности) в цепи.

Асинхронный электродвигатель, электрическая асинхронная машина для преобразования электрической энергии в механическую. Принцип работы асинхронного электродвигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля, возникающего при прохождении трехфазного переменного тока по обмоткам обмоткам статора, с током, индуктированным полем статора в обмотках ротора, в результате чего возникают механические усилия, заставляющие ротор вращаться в сторону вращения магнитного поля при условии, что частота вращения ротора n меньше частоты вращения поля

n₁

. При рассмотрении возможных способов пуска в ход асинхронных двигателей необходимо учитывать следующие основные положения: 1) двигатель должен развивать при пуске достаточно большой пусковой момент, который должен быть больше статического момента сопротивления на валу, чтобы ротор двигателя мог прийти во вращение и достичь номинальной скорости вращения; 2) величина пускового тока должна быть ограничена таким значением, чтобы не происходило повреждения двигателя и нарушения нормального режима работы сети; 3) схема пуска должна быть по возможности простой, а количество и стоимость пусковых устройств — малыми.

Прямой пуск применяется для пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Двигатели этого типа малой и средней мощности обычно проектируют так, чтобы при непосредственном подключении обмотки статора к сети возникающие пусковые токи не создавали чрезмерных электродинамических усилий и превышений температуры, опасных с точки зрения механической и термической прочности основных элементов машины.

Однако при прямом пуске двигателей большой мощности, особенно при подключении их к недостаточно мощным электрическим сетям, могут возникать чрезмерно большие падения напряжения (свыше 10—15%). В этом случае прямой пуск для двигателей с короткозамкнутым ротором не применяют и пускают их при пониженном напряжении. Прямой пуск асинхронного двигателя широко применяют в технике. Недостатками его являются большой пусковой ток и сравнительно небольшой пусковой момент.

Устройство и принцип работы электродвигателя переменного тока

Содержание

• 1 Электрические двигатели: разновидности
  • 1.1 Коллекторные двигатели
  • 1.2 Асинхронные двигатели
  • 1.3 Синхронные двигатели
• 2 Как работают электрические двигатели
  • 2.1 Асинхронные двигатели
• 3 Работа синхронных двигателей

Двигатели электрические выпускают синхронные, асинхронные, коллекторные, каждому присущи особенности работы. Минус большой: сеть интернет дает скудные представления о различиях в работе, принципе действия. Можем читать обзоры про синхронные электродвигатели, не понять в итоге главного: нюансов! Почему на ГЭС используются такие генераторы, в быту моторов-зеркал не видно (двигатель переменного тока обратим)?

Электрические двигатели: разновидности

Сразу скажем, не ставили целью довести вниманию читателей исчерпывающую информацию по указанной теме. Невозможно объять необъятное. Будут рассматриваться случаи, опущенные литературой. Информация вроде выложен, систематизировать издателям недосуг. Поможем понять, как функционируют виды электродвигателей. Начнем простым перечислением.

Двигатель коллекторного типа

Коллекторные двигатели

Часто путают с синхронными. Обнаруживаются угольные щетки. Этим сходство ограничивается, частота вращения коллекторных двигателей меняется в широких пределах, каждый может лицезреть на примере стиральной машины. Управление скоростью осуществляется путем коммутации обмоток, подстройкой значения действующего напряжения (изменяется угол отсечки вольтажа промышленной частоты).

Главным отличием устройств является наличие коллектора. Своеобразная секционная конструкция, насаженная на вал. Составлена множеством катушек, равномерно идущих кругом. Коллектор обеспечивает последовательную коммутацию, чтобы поле постепенно двигалось вкруг вала. Цепляясь за статор, ротор начинает движение.

К недостаткам коллекторных двигателей причисляют хрупкость (для промышленности). В быту тип устройств доминирующие. Простым путем осуществляется регулировка скорости (отсечкой части периода синусоиды). Коллекторных двигателей видим другие минусы/плюсы, упоминали ранее, сейчас изучим особенности. Наличие на валу секционированного барабана.

Можно поставить вместо него магнит, вращать поле статора? Да, получим синхронный двигатель (типичный пример – помпы стиральных машин). Можно питать обмотку постоянным током, вращать поле статора? Да, будет синхронный двигатель. Видите, коллектор однозначно дает понять тип устройства.

Асинхронные двигатели

Чаще применяются промышленностью. Получаем простоту конструкции, кучу плюшек. Ударопрочность, вибропрочность: отсутствие угольных щеток. Взамен получается кипа конструкций. Семейство самое многочисленное.

Асинхронный двигатель

Во-первых, ротор. Может быть короткозамкнутым, фазным. Первое означает: на вал насажена конструкция (для уменьшения веса силуминовая), где вставлены прожилки меди. Закорочено периметром двумя кольцами. Получается барабан, иногда называемый беличьей клеткой.

Возникает поле под действием вращающейся ЭДС статора, в отличие от коллекторных запуск асинхронных двигателей постоянным током не производят. Вторичное отличие. Первичное назвали: к ротору не подходят контакты (исключая пусковой реостат), вал увенчан беличьей клеткой, вывод о принадлежности однозначный. Что касается фазных асинхронных машин, питание катушек ротора производится через токосъемные кольца. Вал подхватывается, постепенно набирает обороты.

Синхронные двигатели

Тип устройств, составить понятие о котором, согласно заметкам сети попросту невозможно. Отличие простое: поле настолько сильное, что захватывается без проблем, не проскальзывает, как в случае с асинхронными или (в меньшей степени) коллекторными двигателями. Обеспечивается постоянным магнитом чаще, либо обмотка возбуждения находится на роторе. Статор снабжается переменным напряжением нужной частоты.

Скорость вращения зависит от частоты сети питания. Полюсов только два, поэтому составляет 25 Гц (1500 об/мин). Черта, по которой можно предположить: видим синхронный двигатель – кратное, целое число. Ключевым является совпадение скорости вращения вала и частоты напряжения питания. Многое зависит от количества полюсов. Например, на ГЭС генераторы работают на частоте вала 1-2 Гц, промышленные 50 Гц получаются путем намотки многочисленных катушек статора, соединенных параллельно.

Как работают электрические двигатели

Асинхронные двигатели

Кратенько описали внешние отличия электрических двигателей, теперь пара слов по поводу устройства и функционирования. Асинхронные двигатели при помощи статора создают по оси вращающееся магнитное поле. Барабан беличьей клетки редко изготавливается из ферромагнитных материалов (если вообще имеет место быть). В противном случае нагрев вышел бы значительным. Фактически получается индукционная печь.

Силуминовый барабан вдоль линий магнитного поля содержит медные проводники. Разница в проводимости такова, что не проводится изоляции: ток несут красно-коричневые жилы. Поле, индуцированное статором ЭДС, слабое. Применяются специальные меры, помогающие разогнать вал. Магнитное поле ротора плохо цепляется, асинхронный двигатель стоит столбом. Действенная мера противодействия проблеме ограничивается созданием двойной беличьей клетки: вдоль барабана проходит на некоторой глубине второй ряд медных жил. Объединены торцами единой сетью.

На запуске частота тока, глубина проникновения поля велики. Включаются в работу оба слоя беличьей клетки. По мере разгона разница нивелируется, падает до нуля. Амплитуда поля снижается, рабочим остается внешний слой беличьей клетки. Обратите внимание, догнать поле ротор бессилен, проскальзывает, запаздывает. Поэтому двигатели получили название асинхронных. Англичане делают проще – зовут индукционными.

Если поле вращать со скоростью ротора, ЭДС перестает наводиться. Последует замедление, цикл повторится, начавшись разгоном. Ротор по-прежнему будет отставать от поля. Так работает устройство короткозамкнутого типа. Фазный ротор (спасибо Википедия), содержащий трехфазную обмотку, выполняет несколько функций, согласно назначению устройства:

• Подпитывается электричеством через кольцо токосъемника. Теперь ротор получает фазу и наводит на статоре ЭДС. Постепенно вал подхватывается полем, дальнейший процесс описан выше.
• Подпитывается постоянным током. Образуется синхронный двигатель.
• Снабжается реостатами, дросселями, регулирующими скорость.
• Реализует управление инвертором (усложненный первый случай).

Принцип действия асинхронных двигателей: используется наведенная ЭДС, скорость вращения неспособна догнать поле (пропадают токи). Иначе тип мотора меняется (синхронный). Для регуляции скорости часто используется амплитуда питающего напряжения. Способ годится двигателям асинхронного типа с короткозамкнутым, фазным ротором. Перечислим методики:

Работа двигателя переменного тока

• Для машин с короткозамкнутым ротором годятся:
  1. Регулирование частоты напряжения питания.
  2. Изменение числа пар полюсов статора. В результате меняется скорость вращения поля, давая нужный эффект.
• Для машин с фазным ротором допускается:
  1. Вводить реостат в цепь питания. Растут потери на скольжение, закономерно изменяя скорость.
  2. Применять специальные вентили. Энергия скольжения выпрямляется схемой Ларионова, подается в виде постоянного напряжения вспомогательному электрическому двигателю, нарезающему импульсы через управляемые извне тиристоры. Мощность, которая обычно терялась бы, возвращается. Через вал вспомогательного двигателя, трансформатор, обмотки которого частично включены в сеть питания. Управление скоростью выполняют внедрением дополнительной ЭДС. Делается либо напрямую (через источник питания), либо сдвигом угла включения тиристоров относительно питания. Частота отклоняется от номинала.
  3. Двигатель двойного питания является вариантом реализации регулировки скорости в оборудовании с фазным ротором. Тип чаще применяется для реализации схем генераторов. Ротор уплывает частотой вращения – двигатель все-таки асинхронный. Статор, ротор питаются отдельно. Позволяет для каждой обмотки задавать частоту, закономерно приводит к нужным изменениям скорости.

Асинхронным двигателям годится изменение амплитуды питания. Наибольшим КПД обладают вентильные схемы, самые дорогие.

Двигатель асинхронного типа

Работа синхронных двигателей

Проходились по коллекторным двигателям – рассказывали, как конструировать – поэтому пропускаем сегодня семейство. Бессильны иначе рассказать вещи гораздо интереснее: ведется много споров на форумах. Собираемся рассмотреть не совсем синхронные двигатели – генератор. Наподобие украшающих ГЭС.

Вы никогда не задумывались, как регулируется скорость вращения турбины, когда на лопасть падает поток воды? Створками направляющего аппарата? Нет. Генератор требует подпитки не только постоянным током, но и переменным. Первое подаётся на ротор, а второе – на статор. В результате вал не мог бы даже стронуться с места, но ему помогает вода. А вот энергия торможения потока уже преобразуется в ЭДС рабочих катушек статора, намотанных рядом со вспомогательными.

Фактически имеем на руках устройство электродвигателя переменного тока, среди обмоток большая часть генерирующих, снимается частота 50 Гц. Синхронность обеспечивается питающими напряжениями. Если вода слишком напирает, ток возбуждения растет, срыв оборотов предотвращается. Параллельно увеличивается выходная мощность электростанции. Частота определяет характеристики снимаемого напряжения, касательно номинала 50 Гц не допускаются отклонения более долей процента (0,1%).

Вал вращается со скоростью 1-2 оборота в секунду. Многочисленными генераторными обмотками, соединенными параллельно образует нужную форму синусоиды. Подчеркиваем, частота поддерживается напряжением возбуждения, следовательно, именно к нему и предъявляются повышенные требования. Требуется получить больше мощности электростанции, просто заслонки направляющего аппарата приоткрываются, масса воды начинает падать вниз. Лопасть быстрее не двигается, увеличивается ток возбуждения, закономерно вызывает возникновение более сильных полей.

Принцип действия электродвигателя переменного тока копирует сказанное, отсутствуют генераторные обмотки. Требуется получить больше мощности – увеличьте напряжение возбуждения, амплитуду по цепи питания. Усиливается сцепление полей, исключая проскальзывание. Понятно, большая масса вала неспособна набрать за мгновение 50 Гц (и не набирает), оборудование, изготовленное правильно, за короткий период достигает режима. Скорость зависит от количества полюсов.

Не успели сегодня рассмотреть технические характеристики электродвигателей переменного тока, многократно делали прежде, применительно к различного рода устройствам. Полагаем,  в будущем обзоры могут вновь повернуться к теме бушпритом.

Конструкция, работа, типы и применение

Электрическая машина — это общий термин, используемый для обозначения электромагнитного устройства, используемого для преобразования электрической энергии в механическую. Его можно использовать как генератор для выработки электрической энергии или как двигатель для выработки энергии механизма. Синхронный двигатель — это тип двигателя, который используется в промышленности из-за его постоянной скорости.

Электродвигатель

Электродвигатель — это машина, преобразующая электрическую энергию в механическую. Он состоит из статора (неподвижной части) и ротора (подвижной части). При подаче электроэнергии ротор вращается, вырабатывая механическую энергию вращения.

Он работает полностью противоположно генератору.

Электрические двигатели можно разделить на двигатели переменного и постоянного тока. В то время как двигатели переменного тока далее классифицируются на асинхронные двигатели и синхронные двигатели.

Похожие сообщения:

• Однофазный асинхронный двигатель – конструкция, работа, типы и применение
• Трехфазный асинхронный двигатель – конструкция, работа, типы и применение

Содержание

Что такое синхронный двигатель?

Синхронный двигатель — это двигатель переменного тока, ротор которого вращается с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле. Магнитное поле статора вращается со скоростью, которая зависит от частоты питания, известной как синхронная скорость. Отсюда и название синхронный двигатель. Ротор синхронного двигателя синхронизирован с частотой подаваемого тока.

Когда два синхронных генератора работают параллельно, и первичный двигатель одного генератора остановлен. Генератор все еще будет работать, получая питание от линии генератора. Генератор подает полученную мощность из сети на свои потери. Когда к нему подключена механическая нагрузка, машина будет работать с постоянной скоростью. Когда машина работает и работает так, как указано выше, она называется синхронным двигателем.

В отличие от асинхронного двигателя, синхронный двигатель не зависит от индуктивного тока ротора. Ротор имеет либо постоянные магниты, либо обмотки возбуждения, которые питаются от внешнего источника. В асинхронном двигателе обмотки статора генерируют вращающееся магнитное поле (RMF), которое также индуцирует ток в роторе. В синхронном двигателе статор генерирует только RMF. Магнитное поле ротора магнитно сцепляется с вращающимся RMF и вращается с той же скоростью, известной как синхронная скорость.

Нажмите на изображение, чтобы увеличить

Полезно знать: Синхронный двигатель — это такая же машина, как генератор переменного тока или синхронный генератор. Например, синхронный двигатель может работать как синхронный генератор (альтернатор) без изменения номинала и конструкции. то есть

• Когда машина преобразует входную электрическую мощность в выходную механическую мощность, она называется синхронным двигателем.
• Когда одна и та же машина преобразует входную механическую энергию в выходную электрическую, она называется синхронным генератором (альтернатором).

Синхронный двигатель конструктивно аналогичен генератору переменного тока. Он работает с постоянной скоростью, называемой синхронной скоростью, N _S . Это зависит от частоты питания и количества полюсов ротора. Синхронная скорость определяется как

N _S = 120 f ÷ p

Где

• N _S = синхронная скорость (об/мин)
• f = Частота тока питания
• p = количество полюсов

Количество полюсов зависит от конструкции двигателя и не может быть изменено во время работы.

Следовательно, скорость синхронного двигателя зависит только от частоты сети.

Похожие сообщения:

• Электрический трансформатор – конструкция, работа, типы и применение
• Генератор переменного тока или синхронный генератор: конструкция, работа, типы и применение

Конструкция синхронных двигателей

Конструкция синхронного двигателя аналогична генератору переменного тока или синхронному генератору. он отличается от асинхронного или асинхронного двигателя конструкцией ротора.

Синхронный двигатель состоит из двух основных частей

• Статор
• Ротор

Статор

Статор является неподвижной частью двигателя. Как и в асинхронном двигателе, сердечник статора изготовлен из тонких ламинированных листов стали или чугуна с хорошими магнитными свойствами для уменьшения гистерезиса и потерь на вихревые токи. Сердечник имеет осевые пазы для удержания трехфазной обмотки возбуждения переменного статора, называемой обмоткой якоря.

На обмотку якоря статора подается трехфазное питание через его входную клемму. Он отвечает за генерацию вращающегося магнитного поля (RMF).

Ротор

Ротор является вращающейся частью синхронного двигателя. Он имеет цилиндрическую форму и содержит обмотку возбуждения. Он отвечает за генерацию магнитного поля или полюсов. Он питается от токосъемных колец и щеточного узла от источника постоянного тока. Обычно для возбуждения используется небольшой генератор постоянного тока, соединенный с его валом.

Related Posts

• Уравнение крутящего момента асинхронного двигателя
• Потери в асинхронном двигателе – силовые каскады асинхронного двигателя

Ротор синхронного двигателя может быть выполнен одним из следующих способов.

Ротор с выступающими полюсами

Термин «явновыпуклый» означает «направленный наружу». Явнополюсный ротор имеет выступающие или выступающие полюса по направлению к обмотке якоря. Сердечник ротора изготовлен из многослойного стального листа для уменьшения гистерезиса и вихревых токов. Обмотки возбуждения намотаны вокруг каждого полюса.

Явнополюсный ротор имеет большое количество полюсов. Он не подходит для работы на высоких скоростях из-за больших потерь на ветер (при высокой скорости). Используется в низко- и среднескоростных синхронных двигателях. Физически он имеет большой диаметр и небольшую осевую длину.

Токосъемные кольца и щеточный узел используются для обеспечения электрического соединения между неподвижной цепью и вращающейся частью машины. Он используется для питания обмотки возбуждения от источника постоянного тока.

Неявнополюсный или цилиндрический ротор

Этот тип ротора имеет ротор цилиндрической формы, изготовленный из многослойной стали. Сердечник имеет пазы для обмотки возбуждения, которые фиксируются с помощью клиньев от вытягивания. При этом непрорезанная часть сердечника становится магнитными полюсами.

Имеет меньшее количество полюсов, меньший диаметр и большую осевую длину. Это дороже, чем явнополюсный ротор. Однако конструкция ротора способствует равномерному распределению потока, механической прочности, надежности и т. д. Поэтому такие синхронные двигатели используются для высоких скоростей.

Ротор с постоянными магнитами

В современных синхронных двигателях используется ротор с постоянными магнитами, на поверхности которого установлены постоянные магниты. Обмоток возбуждения нет. Эти магниты создают необходимое поле без источника возбуждения. Постоянный магнит изготовлен из неодима, бора и железа, поскольку они легко доступны и экономичны. Такой ротор не имеет токосъемного кольца или щеточного узла.

Недостатком ротора с постоянными магнитами является то, что двигатель не запускается самостоятельно из-за инерции ротора, он не может следовать быстро вращающемуся RMF сразу при запуске. Поэтому для его работы необходим VFD (преобразователь частоты).

Похожие сообщения:

• Почему мощность двигателя указывается в кВт, а не в кВА?
• Что такое КПД двигателя и как его повысить?

Принцип работы синхронного двигателя

Синхронный двигатель работает по принципу магнитной блокировки между RMF статора (вращающееся магнитное поле) и магнитным полем ротора. Как известно, противоположные полюса притягиваются друг к другу, поэтому полюса RMF притягивают противоположные полюса ротора, создавая вращательное движение.

Синхронный двигатель представляет собой машину с двойным возбуждением, т. е. для достижения синхронизма требуется питание переменным и постоянным током как для статора, так и для ротора. Трехфазный переменный ток подается на обмотки статора для создания RMF. Статор рассчитан на то же количество полюсов, что и ротор. Эти полюса вращаются со скоростью, синхронизированной с входной частотой f, которая называется синхронной скоростью. Он определяется как

N _S = 120 f / p

Питание постоянным током подается на обмотки ротора для создания постоянного магнитного поля. Поскольку источник постоянного тока обеспечивает постоянный ток, магнитное поле ротора не меняется. Магнитные полюса генерируются на противоположных концах ротора. Полюса ротора взаимодействуют с ЭДС статора и вращаются с той же скоростью, с которой он достигает синхронной скорости.

Если ротор вращается с той же скоростью, что и RMF статора, момент нагрузки отсутствует. Полюса ротора и статора совпадают. Если приложена механическая нагрузка, ротор начинает колебаться вокруг своего нового положения равновесия, это явление известно как « охотится за ». Ротор отстает на несколько градусов от RMF статора и начинает развивать крутящий момент. По мере увеличения нагрузки угол между ними увеличивается до тех пор, пока поле ротора не отстанет на 90° от RMF. В этот момент двигатель обеспечивает максимально доступный крутящий момент, называемый пробивной момент . Если нагрузка превышает этот предел, двигатель глохнет.

Похожие сообщения:

• Эквивалентная схема асинхронного двигателя
• Характеристики момента-скольжения и момента-скорости асинхронного двигателя

Характеристики синхронного двигателя

• Синхронный двигатель по своей природе не является самозапускающимся. Ротор необходимо любыми средствами довести до синхронной скорости, чтобы синхронизироваться с частотой сети.
• Скорость зависит только от частоты входного питания. ЧРП используется для управления скоростью синхронного двигателя.
• Скорость не зависит от нагрузки. Поэтому на синхронный двигатель не влияют никакие изменения нагрузки.
• Увеличение нагрузки увеличивает крутящий момент. Синхронный двигатель остановится, если крутящий момент превысит предельный крутящий момент.
• Синхронный двигатель либо работает с синхронной скоростью, либо не работает вообще.
• Синхронный двигатель может работать как с опережающим, так и с отстающим коэффициентом мощности. Поэтому они используются для улучшения коэффициента мощности в промышленности.

Методы пуска синхронных двигателей

Синхронный двигатель по своей природе не является самозапускающимся из-за инерции ротора. При подаче питания статор RMF мгновенно начинает вращаться с синхронной скоростью. Однако ротор не успевает. Для обеспечения необходимой скорости вращения ротора для синхронизации используются следующие способы.

Демпферная обмотка

Демпферная обмотка используется в явнополюсном роторе. Это короткозамкнутая обмотка, как в асинхронном двигателе. RMF индуцирует ток в этой обмотке и создает собственное магнитное поле, которое взаимодействует с RMF и создает необходимый пусковой момент. Когда ротор достигает скорости, близкой к синхронной, возбуждение постоянного тока подается на обмотку возбуждения ротора, и двигатель синхронизируется.

В этом методе двигатель первоначально запускается как асинхронный с использованием демпфирующей обмотки. Эта обмотка также помогает гасить колебания из-за резких изменений нагрузки.

Метод пони-двигателя

Пони-двигатель — это небольшой асинхронный двигатель или шунтирующий двигатель постоянного тока, соединенный с валом синхронного двигателя. Это помогает в обеспечении необходимого пускового момента. Возбуждение постоянным током не применяется до тех пор, пока ротор не достигнет скорости, близкой к синхронной скорости. Ротор магнитно блокируется с помощью RMF, и подача питания на пони-мотор отключается.

Метод переменной частоты

ЧРП или частотно-регулируемый привод — это устройство, которое обеспечивает питание с регулируемой частотой. Как известно, синхронная скорость зависит от частоты питания. Изначально частота установлена ​​на минимум, чтобы уменьшить синхронную скорость. Скорость постепенно увеличивается до желаемого значения или нормальной скорости.

Related Posts:

• Типы электродвигателей – классификация двигателей переменного, постоянного тока и специальных двигателей
• Применение электродвигателей

Типы синхронных двигателей

Синхронные двигатели в основном подразделяются на две категории в зависимости от намагниченности ротора.

Двигатель постоянного тока с возбуждением

В таком синхронном двигателе источник постоянного тока используется для возбуждения ротора через контактное кольцо. Ротор включает в себя обмотку возбуждения, которая намагничена для создания постоянного магнитного поля, взаимодействующего со статором RMF.

Двигатель без возбуждения

Ротор такого синхронного двигателя не требует внешнего возбуждения для создания магнитного поля. Вместо этого он сделан из материала, который генерирует собственное поле, например, в постоянном магните или с помощью поля статора. Кобальтовая сталь обычно используется из-за ее высокой сохраняемости (материал, сохраняющий магнитные свойства).

Электродвигатели без возбуждения могут быть дополнительно классифицированы по типам

• Синхронные электродвигатели с постоянными магнитами
• Синхронный двигатель с гистерезисом
• Реактивный синхронный двигатель

Синхронный двигатель с постоянными магнитами

Как следует из названия, ротор состоит из постоянного магнита, который создает постоянное магнитное поле. Обмоток, контактных колец и щеток нет. Поле ротора замыкается на RMF статора и вращается с синхронной скоростью. Так как они не самозапускающиеся и в роторе нет обмоток, требуется ЧРП для обеспечения плавного увеличения пусковой скорости.

Синхронный двигатель с гистерезисом

Ротор такого синхронного двигателя изготовлен из материала с высокими потерями на гистерезис, такого как хром и кобальтовая сталь. Это самозапускающийся однофазный двигатель, работающий на синхронной скорости. Он имеет две обмотки статора, то есть «основную обмотку» и «вспомогательную обмотку», для создания RMF статора. Цилиндрический ротор начинает вращаться за счет наведенного вихревого тока, таким образом, он запускается подобно асинхронному двигателю. Как только он достигает скорости, близкой к синхронной, статор RMF блокирует ротор в синхронизме.

Реактивный синхронный двигатель

Такой синхронный двигатель работает по принципу реактивного сопротивления. Под влиянием магнитного поля ферромагнитный материал будет двигаться, чтобы замкнуть магнитную цепь там, где сопротивление минимально. Линии магнитного поля следуют по пути с низким сопротивлением, точно так же, как ток следует по пути с низким сопротивлением.

Таким образом, ротор с короткозамкнутым ротором используется с некоторыми удаленными зубьями, чтобы сформировать выступающий полюс, а также путь с меньшим сопротивлением. Статор подобен гистерезисному двигателю, имеющему основную и вспомогательную обмотки для создания RMF. При запуске ротор пытается выровняться с RMF и начинает вращаться в его направлении. Но из-за инерции ротора RMF проходит положение выравнивания и повторяет попытку во время следующего оборота. Таким образом, скорость постепенно увеличивается и в конечном итоге достигает синхронной скорости и магнитно блокируется с RMF.

Related Posts:

• Уравнение мощности, напряжения и ЭДС двигателя постоянного тока
• Формулы и уравнения в области электротехники и электроники

Преимущества и Недостатки 15 Он имеет постоянную рабочую скорость, называемую синхронной скоростью, которая зависит только от частоты сети и не изменяется при любом изменении нагрузки.

Может работать с отстающим, единичным и опережающим коэффициентом мощности за счет увеличения возбуждения поля. Таким образом, это делает его полезным для улучшения коэффициента мощности.

Он имеет относительно более высокий КПД выше 90% по сравнению с асинхронным двигателем.

Они более экономичны при более низкой скорости, чем асинхронный двигатель.

Недостатки

Вот некоторые недостатки синхронного двигателя

• Синхронные двигатели по своей природе не запускаются самостоятельно и требуют других средств для обеспечения почти синхронной скорости запуска.
• Он останавливается, если нагрузка превышает предельно допустимое значение.
• Требуется внешний источник постоянного тока для возбуждения поля ротора
• Его скорость не может быть изменена, если преобразователь частоты VFD не используется для очень его частоты питания.
• В синхронном двигателе происходит колебание при внезапном приложении нагрузки.
• Требует частого обслуживания из-за контактных колец и щеток.
• Синхронные двигатели, как правило, сложнее и дороже, чем асинхронные двигатели.

Применение синхронного двигателя

Вот несколько вариантов применения синхронного двигателя.

Применение с постоянной скоростью: Они обычно используются в приложениях с постоянной скоростью, когда скорость не изменяется при увеличении нагрузки. Тем не менее, VFD можно использовать для регулировки скорости в соответствии с требованиями.

Коррекция коэффициента мощности: Путем изменения возбуждения синхронного двигателя можно изменять коэффициент мощности электрической цепи. Такой синхронный двигатель, который специально используется для улучшения коэффициента мощности, называется синхронным конденсатором.

Преобразователь частоты: Синхронный двигатель используется для питания генератора переменного тока или синхронного генератора с другой частотой. Такой синхронный двигатель известен как преобразователь частоты.

Регулирование напряжения: Синхронный двигатель может действовать как переменный конденсатор или индуктор, изменяя его возбуждение. Он используется для регулирования напряжения путем управления реактивной мощностью в длинной линии передачи.

Очень низкоскоростные приложения: Синхронный двигатель с очень низкой частотой может использоваться для очень низкоскоростных приложений с высоким КПД.

Позиционирование: Благодаря постоянной скорости они используются для точного позиционирования в робототехнике, как и серводвигатели.

Общие области применения: Синхронные двигатели широко используются там, где требуется постоянная скорость. Кроме того, такие двигатели используются в дробилках, пульподробилках, камнедробилках, шаровых мельницах, сталелитейных заводах, металлопрокатных заводах, цементных заводах, резиновых и текстильных заводах, центробежных насосах, воздушных компрессорах, вентиляторах, воздуходувках, линейных валах, поворотных столы, таймеры, часы, соковыжималки, магнитофоны и проигрыватели, смесители, сигнализаторы, фонографы, указатели, регулирующие и управляющие устройства.

Related Posts:

• Пускатель двигателя – типы пускателей и методы пуска двигателя
• Пускатель прямого действия — схема подключения пускателя DOL для двигателей
• Расчет размера кабеля для двигателей LT и HT
• Управление скоростью двигателя постоянного тока – методы управления напряжением, реостатным сопротивлением и потоком
• Машина постоянного тока – конструкция, работа, типы и применение
Серводвигатель
• – типы, конструкция, работа, управление и применение
• Бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC) – конструкция, принцип работы и применение
Шаговый двигатель
• — типы, конструкция, работа и применение
• Асинхронный двигатель и линейные асинхронные двигатели Формулы и уравнения
• Что такое мотор-генератор и как он работает?
• Как запустить трехфазный асинхронный двигатель от однофазного источника питания?
• Символы электродвигателей

URL-адрес скопирован

Принцип работы синхронного двигателя

Принцип работы синхронного двигателя: конструкция и применение

Введение: принцип работы синхронного двигателя

• Синхронные двигатели используются для преобразования электроэнергии переменного тока в механическую энергию с постоянной скоростью, называемой синхронной скоростью. Синхронные двигатели широко используются в промышленности для высокоточных приложений.
• Синхронные двигатели работают синхронно с вращающимся полем.
• Скорость вращения привязана к частоте источника.
• Скорость двигателя остается постоянной, независимо от нагрузки или напряжения трехфазной линии
• и не зависит от действующего на нее крутящего момента. Таким образом, он имеет характеристику крутящего момента с постоянной скоростью.
• КПД синхронного двигателя составляет около 90–93 %.
• Рассмотрим принцип работы синхронного двигателя

Характерные особенности синхронного двигателя

• Он работает либо с синхронной скоростью, либо без нее, т.е. во время работы поддерживает постоянную скорость. Единственный способ изменить его скорость — изменить частоту питания (поскольку Ns = 120 f/P).
• Он не запускается автоматически. Его необходимо каким-то образом довести до синхронной (или близкой к синхронной) скорости, прежде чем его можно будет синхронизировать с источником питания.
• Может работать в широком диапазоне коэффициентов мощности, как с отставанием, так и с опережением. Следовательно, его можно использовать для коррекции мощности в дополнение к передаче крутящего момента на приводные нагрузки.

Конструкция

Конструкция трехфазных синхронных двигателей идентична синхронным генераторам переменного тока.

Статор:

• Статор имеет многослойный сердечник с прорезями для трехфазных обмоток якоря и имеет то же количество полюсов, что и ротор.
• Он состоит из магнитного сердечника с прорезями, на котором закреплена обмотка внахлестку, которая также идентична 3-фазному асинхронному двигателю.

Ротор:

• Ротор удерживает обмотку возбуждения.
• Ротор может быть явнополюсным или цилиндрическим.
• Имеет набор явно выраженных полюсов, возбуждаемых постоянным током с помощью двух контактных колец.
• Синхронный двигатель может колебаться, поэтому демпферные обмотки установлены на роторе в пазах, расположенных на торцах полюсов и параллельно валу.
• Он также имеет короткозамкнутую обмотку, аналогичную обмотке трехфазного асинхронного двигателя.
• Эта демпферная обмотка служит для запуска двигателя.
• Демпферная обмотка также служит для повышения устойчивости двигателя при переходных процессах нагрузки.
• Концы медных (Cu) стержней замыкаются накоротко так же, как и в роторе асинхронного двигателя.
• В современных синхронных двигателях часто используется бесщеточное возбуждение, подобное тому, которое используется в синхронных генераторах

Принцип работы синхронного двигателя

Принцип работы синхронного двигателя Магнитная блокировка . Когда два противоположных полюса приближаются друг к другу, если магниты сильные, между двумя полюсами существует огромная сила притяжения. В таком состоянии говорят, что два магнита магнитно заперты. Если один из магнитов вращается, другой также вращается в том же направлении с той же скоростью из-за силы притяжения, т.е. из-за состояния магнитной блокировки.

ОБЯЗАТЕЛЬНО ПРОЧТИТЕ: ПОЧЕМУ СИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ НЕ ЗАПУСКАЕТСЯ САМОСТОЯТЕЛЬНО

Работа синхронного двигателя:

• Ток возбуждения синхронного двигателя создает установившийся режим магнитное поле BR
• Комплект трехфазный напряжения подается на обмотки статора двигателя, что создает в обмотках трехфазный ток.
• Этот трехфазный набор токов в обмотке якоря создает однородное вращающееся магнитное поле Bs в воздушном зазоре.
• Статор вращается с синхронной скоростью.
• Подача постоянного тока на ротор также создает поток постоянной величины.
• Следовательно, в машине присутствуют два магнитных поля, и поле ротора
• будет стремиться выровняться с полем статора, точно так же, как два стержневых магнита будут стремиться выровняться, если их разместить рядом друг с другом.
• Поскольку магнитное поле статора вращается, магнитное поле ротора (и сам ротор) будет пытаться догнать вращающееся магнитное поле статора.
• Это возможно, если ротор также вращается с синхронной скоростью.

ОБЯЗАТЕЛЬНО ПРОЧТИТЕ: МЕТОД ЗАПУСКА СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Эквивалентная схема синхронного двигателя

На рисунке показана эквивалентная схема синхронного двигателя для одной фазы якоря цилиндрического синхронного ротора мотор. Из рисунка видно, что фазное приложенное напряжение V представляет собой векторную сумму обращенных противоэдс. т. е. −Eb и падение импеданса Ia ZS. Другими словами, V = (−Eb + Ia ZS). Угол α* между вектором для V и Eb называется углом нагрузки или углом мощности синхронного двигателя 9.0003

Работа синхронного двигателя

• Основной принцип работы синхронного двигателя заключается в том, что ротор следует за магнитным полем статора.
• Вращающееся магнитное поле статора тянет за собой ротор, как если бы северный полюс статора зацепился с южным полюсом ротора.
• Чем больше угол между двумя магнитными полями (до определенного максимума), тем больше крутящий момент на роторе машины
• Трехфазный синхронный двигатель не запускается самостоятельно.
• Если ротор синхронного двигателя при запуске вращается каким-либо внешним средством, между статором и ротором будет существовать постоянная сила притяжения.
• Это называется магнитной блокировкой, которая является принципом работы синхронного двигателя.
• Как только эта стадия достигнута, полюс ротора притягивается вращающимся полем статора, и, таким образом, ротор продолжает вращаться.

Втягивающий момент

• Как только двигатель начинает работать со скоростью, близкой к синхронной, ротор возбуждается постоянным током. Это создает полюса N и S по окружности ротора.
• Если полюса на роторе в момент тока возбуждения обращены к полюсам противоположной полярности на статоре, между ними возникает сильное магнитное притяжение.
• Взаимное притяжение блокирует вместе полюса ротора и статора.
• Ротор притягивается вращающимся полем. Крутящий момент, развиваемый в данный момент, называется тяговым крутящим моментом.

Применение Синхронный двигатель

Синхронные двигатели находят широкое применение в следующих классах эксплуатации:

• Коррекция коэффициента мощности
• Приводы с постоянной скоростью и постоянной нагрузкой
• Регулировка напряжения

Коэффициент мощности коррекция

• Синхронные двигатели с перевозбуждением, имеющие опережающий коэффициент мощности, широко применяются для повышения коэффициента мощности тех энергосистем, в которых используется большое количество асинхронных двигателей и других устройств с отстающими коэффициентами мощности. например, сварочные аппараты, люминесцентные лампы и т. д.

Применения с постоянной скоростью

• Благодаря высокому КПД и высокой скорости синхронные двигатели (свыше 600 об/мин) хорошо подходят для нагрузок, требующих постоянной скорости, таких как центробежные насосы, поршневые компрессоры с ременным приводом , воздуходувки, линейные валы, резиновые и бумажные мельницы и т. д.
• Двигатели синхронные тихоходные (менее 600 об/мин) применяются для приводов, например, центробежных и винтовых насосов, шаровых и трубных мельниц, вакуумных насосов, рубительных и металлопрокатных станов. и т. д.

Регулирование напряжения

• Напряжение в конце длинной линии электропередачи сильно варьируется, особенно при наличии больших индуктивных нагрузок. Когда индуктивная нагрузка внезапно отключается, напряжение имеет тенденцию значительно превышать свое нормальное значение из-за емкости линии. Установив синхронный двигатель с регулятором возбуждения (для изменения его возбуждения), можно контролировать это повышение напряжения.
• Когда линейное напряжение уменьшается из-за индуктивной нагрузки, возбуждение двигателя увеличивается, тем самым повышая его коэффициент мощности. что компенсирует падение линии. Если, с другой стороны, линейное напряжение повышается из-за емкостного эффекта линии, возбуждение двигателя уменьшается, что приводит к уменьшению его коэффициента мощности. отставание, которое помогает поддерживать линейное напряжение на нормальном уровне.

Часто задаваемые вопросы по синхронному двигателю

Что понимается под синхронным двигателем?

Синхронные двигатели используются для преобразования электроэнергии переменного тока в механическую энергию с постоянной скоростью, называемой синхронной скоростью.

Принцип работы синхронного двигателя?

Принцип работы синхронного двигателя Магнитная блокировка . Когда два противоположных полюса приближаются друг к другу, если магниты сильные, между двумя полюсами существует огромная сила притяжения. В таком состоянии говорят, что два магнита магнитно заперты. Если один из магнитов вращается, другой также вращается в том же направлении с той же скоростью из-за силы притяжения, т.е. из-за состояния магнитной блокировки.

Синхронный двигатель переменного или постоянного тока?

Синхронный электродвигатель представляет собой электродвигатель переменного тока

Где используется синхронный двигатель?

• Коррекция коэффициента мощности
• Приводы с постоянной скоростью и постоянной нагрузкой
• Регулирование напряжения

Какие существуют два типа синхронных двигателей?

• Синхронные двигатели без возбуждения.
• Синхронные двигатели постоянного тока с возбуждением.

НРАВИТСЯ ЧТО ЧИТАЕТЕ?
ПОСМОТРЕТЬ ДРУГИЕ НАШИ ПОЛЕЗНЫЕ КОНТЕНТЫ ЗДЕСЬ:

• ЧТО ТАКОЕ УНИВЕРСАЛЬНЫЙ МОТОР?
• LVDT- КОНСТРУКЦИЯ, ПРИНЦИП РАБОТЫ, ПРИМЕНЕНИЕ, ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ
• КАК РАБОТАЕТ IGBT?
• SCR VI ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК
• ПОВЫШАЮЩИЙ ТРАНСФОРМАТОР: ОПРЕДЕЛЕНИЕ, КОНСТРУКЦИЯ, РАБОТА И ПРИМЕНЕНИЕ ИМИТАЦИИ ЗАКОНА ОМА
• ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ: ПРИНЦИП РАБОТЫ, ТИПЫ И ПРИМЕНЕНИЕ
• ПРИНЦИП РАБОТЫ ТЕНЗОДАТЧИКА
• ТИПЫ ГРОЗОРАЗРЯДНИКОВ 9000 6
• ЧТО ТАКОЕ ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА И ЕЕ ТИП
• НАЗНАЧЕНИЕ КОНДЕНСАТОРА

Просмотров: 938

Об авторе

DEEPAK RAJ

Писательство — это моя ниша, с которой мне нравится делиться своими мыслями и ценностями.