Silniki elektryczne są mocno zakorzenione jako najważniejsze elementy większości urządzeń używanych na co dzień przez ludzi. Jednym z rodzajów maszyn elektrycznych do obracania korpusu roboczego jest synchroniczny silnik elektryczny. Rozważymy dalej cechy urządzenia i zasadę działania silnika synchronicznego.
Urządzenie
Strukturalnie każda jednostka synchroniczna to stojan i wirnik połączone w jednej obudowie. Uzwojenie stojana jest nawinięte w szczeliny stacjonarnego obwodu magnetycznego, zmontowanego z materiału ferromagnetycznego. Konstrukcja wirnika może zawierać uzwojenie zamontowane na stalowej ramie lub magnes stały zamontowany na wale. Zadaniem jednego i drugiego jest wytworzenie strumienia magnetycznego oddziałującego z polem elektromagnetycznym stojana.
Zasada działania
Na podstawie klauzuli 53 GOST 27471-87 koncepcja silnika synchronicznego oznacza bezdotykową maszynę pracującą na prądzie przemiennym. W którym, w stanie ustalonym, stosunek prędkości wirnika do częstotliwości prądu w uzwojeniach twornika nie zależy od wielkości obciążenia przy pracy znamionowej.
Z praktycznego punktu widzenia wygląda to tak:
- napięcie trójfazowe jest przyłożone do uzwojeń stojana, zwanych także zworą;
- wraz ze wzrostem amplitudy sinusoidy w jednej fazie prąd i pole elektromagnetyczne wytwarzane wokół uzwojenia będą proporcjonalnie wzrastać;
- biorąc pod uwagę fakt, że sinusoida zwiększa się naprzemiennie we wszystkich trzech fazach silnika, szczyt maksymalnego pola elektromagnetycznego przesunie się z jednego uzwojenia na drugie zgodnie z ruchem wskazówek zegara;
- pole magnetyczne wirnika (induktora) jest naprzemiennie przyciągane przez własne bieguny do przeciwnego znaku wektora pola stojana.
W wyniku tej interakcji następuje translacyjny obrót wału silnika synchronicznego wokół jego osi. Ponieważ linie energetyczne utworzone przez niezależne źródło są stale obecne w cewce indukcyjnej, częstotliwość jego obrotu w pełni odpowiada częstotliwości napięcia dostarczanego do uzwojeń twornika. Synchronizm występuje w silniku.
Rodzaje silników synchronicznych
Generalnie silniki synchroniczne są podzielone na kilka kategorii, w zależności od ich cech konstrukcyjnych.
Tak więc, aby uzyskać strumień wzbudzenia:
- uzwojenie wirnika - aby zapewnić oddziaływanie elektromagnetyczne, uzwojenie jest zasilane ze źródła zewnętrznego;
- wirnik magnetyczny - pomocnicze pole magnetyczne wirnika wytwarzane jest przez zamontowane na nim magnesy trwałe;
- wirnik odrzutowy - kształt obwodu magnetycznego cewki indukcyjnej jest wykonany w taki sposób, że linie sił twornika załamują się w celu uzyskania synchronicznego obrotu.
W zależności od konstrukcji wirnika rozróżnia się biegun jawny i silnik synchroniczny o biegunie niejawnym.
W zależności od trybu pracy mogą służyć jako silnik elektryczny, generator lub kompensator synchroniczny.
Tryby pracy
W praktyce każda maszyna elektryczna może pracować w różnych trybach pracy:
- Tryb silnika - urządzenie działa na zasadzie zamiany energii elektrycznej na energię mechaniczną. Napięcie jest przykładane do przewodów twornika i przekształcane w siłę obrotową działającą na wirnik.
- Tryb generatora - w tym przypadku wał silnika obraca się od turbiny lub innego obiektu, a generowane napięcie jest usuwane z przewodów twornika.
- Synchroniczny kompensator - silnik elektryczny jest podłączony do sieci dystrybucyjnej na biegu jałowym. Zwiększa to współczynnik mocy systemu ze względu na zużycie mocy biernej.
P.S. Więcej szczegółów na temat Silnik synchroniczny, a także o tym, czym różni się od silnika indukcyjnego, zobacz wideo: