Принцип дії і пристрій синхронного двигуна
Принцип дії синхронного двигуна виглядає практично так само, як і асинхронного. Однак у цього типу силових установок є істотні відмінності і особливості. І хоч частка асинхронних агрегатів в промисловості становить 96% від загальної кількості електродвигунів, інші варіанти, включаючи синхронний, теж знайшли своїх споживачів.
Основні відмінності
В основному синхронні і асинхронні двигуни мало чим відрізняються один від одного. Ключовою відмінністю перших моделей є те, що обертання якоря здійснюється з такою ж швидкістю, як і обертання магнітного потоку. При цьому всередині установки вбудована дротова обмотка, передає змінну напругу, а не короткозамкнений ротор, як у асинхронних пристроїв. Також окремі конструкції обладнані постійними магнітами, але вони істотно підвищують вартість двигуна.
При збільшенні навантаження швидкість обертання ротора залишається колишньою. Саме така особливість характеризує цей різновид силових установок. Ключова вимога до таких машин виглядає наступним чином: кількість полюсів у рухомого магнітного поля має відповідати числу полюсів електромагніту на роторі.
Конструкція синхронного пристрої
Принцип роботи і пристрій синхронних машин залишаються зрозумілими навіть для недосвідчених споживачів. До ключових складових системи відносять такі вузли:
Статор – являє собою нерухому частину установки, на якій розташовано три обмотки. Вони з'єднані за схемою «зірка» або «трикутник». Як матеріал для виготовлення статора використовуються пластини з Суперміцна електротехнічної сталі.- Ротор – рухливий елемент двигуна, оснащений обмоткою. Під час роботи установки ця обмотка пропускає певну напругу.
Між зафіксованої і рухомою частиною системи знаходиться невелика повітряний прошарок, що гарантує збалансовану роботу мотора і безперешкодне вплив магнітного поля на ключові складові агрегату. Також в двигуні встановлені підшипники, необхідні для обертання ротора, і клемна коробка. Остання знаходиться у верхній частині механізму.
Принцип роботи
Вивчаючи принцип роботи синхронного двигуна, важливо розуміти, що, як і інші різновиди силових установок, вони перетворять один тип енергії в інший. Простими словами, вбудовані механізми роблять з електричної енергії механічну, а вся робота відбувається за таким алгоритмом:
Крізь обмотку на статорі пропускається змінну напругу, в результаті чого відбувається утворення магнітного поля.- Потім аналогічне напруга подається на роторні обмотки, що теж створює магнітне поле. При наявності в конструкції постійних магнітів таке поле є за замовчуванням.
- При зіткненні двох магнітних полів відбувається їх протидію один одному, т. Е. Одне штовхає інше. Саме такий принцип викликає пересування ротора, поміщеного на підшипники.
Знаючи, як влаштований і працює синхронний двигун, залишається правильно розподілити його енергію і використовувати в потрібних цілях. Однак продуктивність і ККД системи будуть максимальними тільки в тому випадку, якщо вдасться вивести її в нормальний режим роботи.
пристрій генераторів
Існує зворотний варіант синхронних двигунів – синхронні генератори. Вони працюють трохи інакше:
Обмотка нерухомого статора не пропускає напругу. Навпаки, з неї воно знімається.- Крізь роторну обмотку подається змінна напруга, при цьому витрата електричної енергії зовсім невеликий.
- Рух генератора обумовлено дизельним або бензиновим двигуном. Також його може розкручувати сила води або вітру.
- В обмотці статора відбувається індукція ЕРС, а на кінцях з'являється різниця потенціалу. Це пояснюється рухомим магнітним полем навколо ротора.
Але в будь-якому випадку необхідно здійснити стабілізацію напруги на виході генератора. Це робиться з'єднанням роторної обмотки з джерелом напруги.
Залежно від конструктивних особливостей ротор може бути обладнаний постійними або електричними магнітами або так званими полюсами. Що стосується індукторів, то в синхронних установках вони бувають:
Відрізняються ці типи один від одного тільки взаємним розташуванням полюсів. Щоб знизити опір магнітного поля і поліпшити проникнення струму, механізм оснащують сердечниками, які виконані з феромагнетиків. Сердечники знаходяться і в роторі, і в статорі, а для їх виготовлення задіюється виключно електротехнічна сталь. Справа в тому, що цей матеріал містить в собі велику кількість кремнію, істотно знижує вихрові струми і поліпшує електричний опір сердечника.
запуск установки
При використанні синхронних двигунів виникає маса труднощів на етапі їх запуску. Через це вони не користуються особливою популярністю і поступаються асинхронним варіантів.
З моменту появи на ринку робота синхронних агрегатів забезпечувалася спеціальним асінхроннікі, який механічно з'єднувався з іншими вузлами. По суті, ротор розганявся до потрібної частоти за допомогою другого типу моторів. Сучасні асінхроннікі не потребують підключенні додаткових механізмів, І все, що потрібно для їх роботи, – відповідну напругу для обмотки статора.
Як тільки система забезпечить потрібну швидкість обертання, розгінний двигун буде відключений. При цьому магнітні поля з електричного мотора виведуть його на роботу в синхронному режимі. Щоб розігнати установку, доведеться задіяти ще один мотор потужністю 10% від потужності синхронного двигуна. При розгоні електродвигуна на 1 кВт використовують розгінну систему потужністю 100 Вт. Як стверджують фахівці, таких показників цілком вистачає для збалансованої роботи машини в холостому режимі або з невеликим навантаженням.
Сфера застосування
Синхронний електродвигун являє собою важливий винахід для різних напрямків промисловості. Але через складну конструкції і високу вартість обладнання його використовують в рідкісних випадках.
Сфери застосування електричних моторів синхронного типу дуже обмежені. У більшості випадків установку застосовують для підвищення показників потужності в енергосистемі, що обумовлено їх здатністю функціонувати при будь-яких коефіцієнтах потужності і відмінною економічністю.
Пристрої затребувані для тих умов, де швидкість обертання ледве сягає 500 оборотів в хвилину і з'являється необхідність підняти потужність. В даний час їх активно впроваджують в поршневі насоси, компресорні установки, прокатні верстати і інші системи.