Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Чем асинхронные двигатели отличаются от синхронных


Чем отличается синхронный двигатель от асинхронного

Двигатель является устройством, преобразующим энергию в механический тип работы. Только зная функции и технические характеристики мотора, можно правильно резюмировать, чем отличается синхронный двигатель от асинхронного вида устройства.

Принцип работы синхронных и асинхронных моторов

Функционирование синхронных электродвигателей базируется на взаимодействии полюсов статора и индуктора. В пусковой момент происходит ускорение мотора до показателей вращательной скорости магнитного потока. В таких условиях устройство действует в синхронном режиме, а магнитными полями образуется особое пересечение, в результате чего происходит синхронизация.

Синхронный двигатель в разрезе

Асинхронные моторы имеют частоту роторного вращения, отличную от частоты, с которой вращается магнитное поле, создаваемое в результате действия питающего напряжения. Такие двигатели не обладают автоматической регулировкой токового возбуждения.

Асинхронный двигатель в разрезе

Основные отличия

Наличие обмоток на якоре является одним из основных отличий между двумя типами двигателей

Несмотря на внешнее сходство, асинхронные двигатели и устройства синхронного типа имеют несколько принципиальных отличий:

  • ротор асинхронных моторов не нуждается в токовом питании, а индукция полюсов зависит от магнитного поля статора;
  • ротор в синхронном двигателе обладает обмоткой возбуждения в условиях независимого питания;
  • обороты в асинхронном моторе под нагрузкой отстают по величине скольжения от вращений магнитного поля внутри статора;
  • обороты в синхронных двигателях соответствуют частоте «оборотов» магнитного поля в статоре и постоянны в условиях разных нагрузок.

Статоры в двигателях асинхронного и синхронного типа характеризуются одинаковым устройством и создают вращающееся магнитное поле.

Синхронные двигатели способны работать с одновременным совмещением функций мотора и генератора.

Такие устройства относятся к категории современных двигателей, обладающих высоким КПД и постоянной частотой вращения. Асинхронные моторы сложнее регулировать, а их коэффициент полезного действия недостаточно высокий. Тем не менее, второй вариант более доступен по цене.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!Асинхронные и синхронные двигатели

: сходства и различия - Wiki

Несмотря на то, что все трехфазные двигатели работают с одинаковым источником питания, их внутренняя конструкция может значительно отличаться, особенно от их ротора. Чтобы понять, как изменяется конструкция двигателя, рассмотрим, что у них есть видимый вращающийся вал и невидимое вращающееся магнитное поле, и их можно разделить на два общих типа в зависимости от взаимодействия их поля и ротора:

  • В синхронном двигателе магнитное поле и вал вращаются с одинаковой скоростью.
  • В асинхронном двигателе , вал вращается с меньшей скоростью, чем магнитное поле. Асинхронные двигатели также называют асинхронными двигателями.

В обоих случаях скорость вращающегося магнитного поля называется синхронной скоростью , , и ее можно рассчитать на основе частоты напряжения питания (в герцах) и числа полюсов в магнитном поле двигателя. Формула очень проста:

  • Синхронная скорость = 120 x частота электропитания / количество полюсов

Следовательно, 4-полюсный двигатель, подключенный к источнику питания 60 Гц, будет иметь магнитное поле, вращающееся со скоростью 1800 об / мин, а 6-полюсный двигатель, подключенный к источнику питания 50 Гц, будет иметь синхронную скорость 1000 об / мин.Независимо от конструкции ротора синхронная скорость двигателей определяется числом полюсов и частотой электропитания.

Синхронные двигатели

Синхронные двигатели работают по очень простому принципу. Если магнит прикреплен к валу и помещен во вращающееся магнитное поле, он будет вращаться с той же скоростью. Сам магнит может быть постоянным или электромагнитом, подключенным к источнику постоянного тока. В обоих случаях вал следует магнитному полю двигателя с одинаковой скоростью.

Такая же физическая конструкция используется для синхронного генератора, который получает механическую энергию на валу и обеспечивает электроэнергию на его клеммах. Это типы генераторов, используемых на электростанциях, поскольку их прямая связь между скоростью вращения вала и скоростью магнитного поля позволяет управлять производимой электрической частотой.

Асинхронные двигатели

Асинхронный двигатель имеет сходство с трансформатором, который вырабатывает напряжение в своей вторичной обмотке при подаче питания на первичную обмотку.Когда питание подается на статор асинхронного двигателя, вращающееся магнитное поле индуцирует напряжение в роторе, которое вращается благодаря взаимодействию между обоими магнитными полями. Однако существует небольшая задержка между скоростью магнитного поля и фактической скоростью вращения ротора; Например, вы можете заметить, что 4-полюсный двигатель, подключенный к напряжению 60 Гц, будет вращаться не с синхронной скоростью 1800 об / мин, а с более низким значением, например, 1750 об / мин.

Разность скоростей между магнитным полем и ротором описывается с помощью концепции slip, , которая рассчитывается следующим образом:

  • Slip = (синхронная скорость - реальная скорость) / синхронная скорость

Например, описанный выше двигатель на 1750 об / мин будет иметь следующее значение скольжения:

  • Slip = (1800 об / мин -1750 об / мин) / 1800 об / мин = 0.0278 = 2,78%

Важно отметить, что номинальная скорость 1750 об / мин применяется, когда двигатель полностью загружен. Если вы подключите этот двигатель без нагрузки, он будет вращаться быстрее, возможно, выше 1790 об / мин, но не достигнув 1800 об / мин. Асинхронный двигатель может достичь синхронной скорости только с нулевой нагрузкой, чего невозможно достичь, потому что всегда есть потери на трение.

Существует два основных типа асинхронных двигателей. Их конструкция ротора различна, но обе основаны на электромагнитной индукции.

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором имеет проводящие стержни, встроенные в его ротор (как показано ниже), которые соединены друг с другом кольцами на концах для обеспечения прохождения тока. # usr783995

Источник: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wirnik_by_Zureks.jpg

Асинхронный двигатель с индуктивным двигателем имеет обмотки в своем роторе так же, как в статоре, но принцип тот же - когда в них индуцируются напряжение и ток, ротор создает магнитное поле, которое следует за магнитным полем статора ,

Синхронные и асинхронные двигатели: почувствуйте разницу

Упрощенное разделение двигателей с дробной мощностью будет переменным, постоянным, бесщеточным и универсальным. Однако подобно тому, как обувь можно разбить на рабочие ботинки, туфли, кроссовки и т. Д., У каждой категории двигателей есть различные подгруппы. Например, двигатели переменного тока можно разделить на синхронные и асинхронные (также известные как асинхронные) двигатели.

Хотя обе функции работают от источника переменного тока (хотя синхронный также использует постоянный ток), их создание, работа и использование совершенно различны.

Прежде чем разбить две обсуждаемые категории переменного тока, важно иметь в виду, что в типичном двигателе переменного тока (как более подробно объясняется в нашем блоге «Основы двигателя переменного тока», ) статор создает вращающееся магнитное поле, имеющее был вызван входным током. Скорость этого поля определяется частотой источника питания и числом полюсов машины и называется «синхронной скоростью», или, скорее, скоростью, которая происходит одновременно.

Асинхронный двигатель

Когда люди говорят об асинхронных двигателях, они обычно имеют в виду асинхронные двигатели переменного тока.Наиболее распространенный тип, асинхронный двигатель переменного тока с короткозамкнутым ротором, обычно имеет стационарную обмотку, называемую статором, а также ротор, который изготовлен из электротехнической стали и токопроводящих стержней из алюминия или меди, которые закорочены на каждом конце.

Как указано выше, в статоре создается магнитное поле от источника переменного тока, которое, в свою очередь, вызывает токи в токопроводящих шинах ротора. Этот эффект индукции домино приводит к притяжению между вращающимся магнитным полем статора и индуцированным магнитным полем ротора.Простое уравнение может помочь проиллюстрировать это более четко.

Электропитание переменного тока + статор = вращающееся магнитное поле № 1 (синхронная скорость)

Вращающееся магнитное поле № 1 + Ротор = Вращающееся магнитное поле № 2 (отставание от синхронной скорости)

Ротор, естественно, будет вращаться медленнее, чем синхронная скорость магнитного поля в статоре, но притяжение между компонентами статора и ротора приводит их к непрерывной игре в догонялки (создавая крутящий момент).Разница между этими двумя скоростями называется скольжением и обычно выражается в процентах от синхронной скорости.

Магнитное поле № 1 (быстрее) - Магнитное поле № 2 (медленнее) = скольжение

Синхронный двигатель

Как вы можете догадаться, синхронный двигатель имеет ротор, который вращается с той же скоростью, что и синхронная скорость. Это возможно, потому что синхронные двигатели основаны на частоте и не зависят от согласованности начального входного тока.

Подумайте о синхронных пловцах на соревнованиях по дайвингу. Их движения напрямую настроены на другого члена команды плавания - их начальная, средняя и начальная точки потенциально идентичны.

Синхронные двигатели работают примерно так же. Однако так же, как потребовалось бы много времени, чтобы достичь такого уровня однородности в их технике погружения, синхронные двигатели не достигают одинакового вращения между магнитными полями ротора и статора только с одним начальным входным током.Мощность переменного тока индуцирует статор (как типичный асинхронный двигатель), но затем он достигает своей точки запаздывания, а мощность постоянного тока подается через возбудитель - устройство, которое подает намагничивающий ток на двигатель для создания потока. Это позволяет вращению увеличиваться и связываться с синхронной скоростью, и, если на нее не влияют экстремальные условия, эти скорости останутся синхронизированными, что позволит высокоточным функциям достигаться используемым приложением.

Это приводит нас к краткой сводке о том, как различные типы двигателей переменного тока позволяют каждому сохранять индивидуальную и разнообразную работу и использование.

Синхронный:

  • Более высокая начальная стоимость
  • Потребность в возбудителе
  • Для высокоточных применений (таких как часы или поворотный стол)
  • Наиболее эффективен в крупных промышленных двигателях
  • Зависит от частоты (более последовательный)

Индукция:

  • Потенциально более высокая стоимость жизни
  • Специальный контроль обычно не требуется
  • Чаще встречается; используется во многих повседневных приложениях
  • Наиболее эффективен в небольших приложениях
  • Скорость различная по крутящему моменту

Как вы можете видеть, асинхронные и синхронные двигатели, хотя и классифицируются как переменные, имеют довольно разнообразные конструктивные и эксплуатационные характеристики, причем наиболее заметным фактором является наличие проскальзывания.Из-за этого асинхронные двигатели, как правило, не могут поддерживать постоянную скорость в приложениях с переменным крутящим моментом нагрузки.

Синхронные двигатели лучше всего подходят для более крупных применений, тогда как Groschopp специализируется на двигателях с дробной мощностью, которые обычно не требуют характеристик синхронных двигателей. Однако, если согласованность является синхронной, что является желательным, этот недостаток асинхронных двигателей переменного тока можно преодолеть с помощью частотно-регулируемого привода (VFD) или векторного привода.

,

Синхронный двигатель - Википедия

Миниатюрный синхронный двигатель, используемый в аналоговых часах. Ротор изготовлен из постоянного магнита. Маленький синхронный двигатель со встроенной понижающей передачей от микроволновой печи

Синхронный электродвигатель представляет собой электродвигатель переменного тока, в котором в установившемся режиме [1] вращение вала синхронизировано с частотой тока питания; период вращения точно равен целому числу циклов переменного тока. Синхронные двигатели содержат многофазные электромагниты переменного тока на статоре двигателя, которые создают магнитное поле, которое вращается во времени вместе с колебаниями тока в линии.Ротор с постоянными магнитами или электромагнитами вращается ступенчато с полем статора с той же скоростью и, как результат, обеспечивает второе синхронизированное поле вращающегося магнита любого двигателя переменного тока. Синхронный двигатель называется с двойным питанием , если он снабжен независимо возбужденными многофазными электромагнитами переменного тока как на роторе, так и на статоре.

Синхронный двигатель и асинхронный двигатель являются наиболее широко используемыми типами двигателя переменного тока. Разница между этими двумя типами заключается в том, что синхронный двигатель вращается со скоростью, привязанной к частоте линии, так как он не зависит от индукции тока для создания магнитного поля ротора.Напротив, для асинхронного двигателя требуется проскальзывания : ротор должен вращаться немного медленнее, чем чередования переменного тока, чтобы вызвать ток в обмотке ротора. Небольшие синхронные двигатели используются в приложениях синхронизации, таких как синхронные часы, таймеры в приборах, магнитофоны и точные сервомеханизмы, в которых двигатель должен работать с точной скоростью; Точность скорости равна частоте линии электропередачи, которая тщательно контролируется в крупных взаимосвязанных сетевых системах.

Синхронные двигатели доступны в самовозбуждаемых субфракционных лошадиных силах [2] для мощных промышленных размеров. [1] В диапазоне дробных лошадиных сил большинство синхронных двигателей используются там, где требуется точная постоянная скорость. Эти машины обычно используются в аналоговых электрических часах, таймерах и других устройствах, где требуется правильное время. В промышленных мощных двигателях синхронный двигатель выполняет две важные функции. Во-первых, это высокоэффективное средство преобразования энергии переменного тока в работу.Во-вторых, он может работать с опережающим или единичным коэффициентом мощности и тем самым обеспечивать коррекцию коэффициента мощности.

Синхронные двигатели относятся к более общей категории синхронных машин , которая также включает в себя синхронный генератор. Действие генератора будет наблюдаться, если полюса поля «движутся впереди результирующего потока воздушного зазора при поступательном движении первичного двигателя». Действие двигателя будет наблюдаться, если полюса поля «затянуты за результирующий поток воздушного зазора из-за замедляющего момента нагрузки на вал». [1]

Существует два основных типа синхронных двигателей в зависимости от того, как намагничен ротор: без возбуждения и с постоянным током . [3]

Двигатели без возбуждения [править]

Однофазный 60 Гц, 1800 об / мин, синхронный двигатель для машины Teletype, невозбужденного типа ротора, изготовленный с 1930 по 1955 год.

В двигателях без возбуждения ротор изготовлен из стали. При синхронной скорости он вращается шаг за шагом с вращающимся магнитным полем статора, поэтому через него проходит почти постоянное магнитное поле.Внешнее поле статора намагничивает ротор, вызывая магнитные полюса, необходимые для его вращения. Ротор изготовлен из высокопрочной стали, такой как кобальтовая сталь. Они изготавливаются в конструкциях с постоянными магнитами, магнитным сопротивлением и гистерезисом: [4]

Электродвигатели сопротивления [править]

Они имеют ротор, состоящий из монолитной стальной отливки с выступающими (выступающими) зубчатыми шестами. Как правило, ротора меньше, чем полюсов статора, чтобы минимизировать пульсацию крутящего момента и предотвратить одновременное выравнивание полюсов - положение, которое не может генерировать крутящий момент. [2] [5] Размер воздушного зазора в магнитной цепи и, следовательно, сопротивление, является минимальным, когда полюса совмещены с (вращающимся) магнитным полем статора, и увеличивается с увеличением угла между ними. Это создает крутящий момент, приводящий ротор в соответствие с ближайшим полюсом поля статора. Таким образом, при синхронной скорости ротор «фиксируется» на вращающемся поле статора. Это не может запустить двигатель, поэтому в полюса ротора обычно встроены короткозамкнутые обмотки для обеспечения крутящего момента ниже синхронной скорости.Машина запускается как асинхронный двигатель, пока не достигнет синхронной скорости, когда ротор «затягивается» и фиксируется на вращающемся поле статора. [6]

Реактивные двигатели имеют номинальную мощность от дробной мощности (несколько ватт) до 22 кВт. Двигатели с очень малым сопротивлением имеют низкий крутящий момент и обычно используются для измерительных приборов. В двигателях средней мощности с умеренным крутящим моментом используется короткозамкнутая клетка с зубчатыми роторами. При использовании с источником питания с регулируемой частотой все двигатели в системе привода могут управляться с одинаковой скоростью.Частота источника питания определяет рабочую скорость двигателя.

Гистерезисные двигатели [править]

У них сплошной гладкий цилиндрический ротор, отлитый из магнитно «твердой» стали с высокой коэрцитивной силой. [5] Этот материал имеет широкую петлю гистерезиса (высокую коэрцитивность), то есть, когда он намагничен в заданном направлении, ему требуется большое обратное магнитное поле для обратного намагничивания. Вращающееся поле статора заставляет каждый небольшой объем ротора испытывать обратное магнитное поле.Из-за гистерезиса фаза намагниченности отстает от фазы приложенного поля. Результатом этого является то, что ось магнитного поля, индуцированного в роторе, отстает от оси поля статора на постоянный угол δ, создавая крутящий момент, когда ротор пытается «догнать» поле статора. Пока ротор находится ниже синхронной скорости, каждая частица ротора испытывает реверсивное магнитное поле на частоте «скольжения», которая движет его вокруг своей петли гистерезиса, вызывая отставание поля ротора и создание крутящего момента.В роторе имеется двухполюсная структура с низким сопротивлением. [5] Когда ротор приближается к синхронной скорости, а скольжение приближается к нулю, оно намагничивается и выравнивается с полем статора, в результате чего ротор «фиксируется» на вращающемся поле статора.

Основным преимуществом гистерезисного двигателя является то, что, поскольку угол запаздывания δ не зависит от скорости, он развивает постоянный крутящий момент от запуска до синхронной скорости. Таким образом, он запускается автоматически и не требует индукционной обмотки для его запуска, хотя во многих конструкциях имеется структура проводящей обмотки с короткозамкнутым ротором, встроенная в ротор для обеспечения дополнительного крутящего момента при запуске. [ цитирование необходимо ]

Гистерезисные двигатели изготавливаются с номинальной мощностью ниже дробной, в основном в виде серводвигателей и двигателей синхронизации. Гистерезисные двигатели, более дорогие, чем реактивный тип, используются там, где требуется точная постоянная скорость. [ цитирование необходимо ]

Двигатели с постоянными магнитами [править]

Синхронный двигатель с постоянными магнитами (PMSM) использует постоянные магниты, встроенные в стальной ротор, для создания постоянного магнитного поля.Статор несет обмотки, соединенные с источником переменного тока, для создания вращающегося магнитного поля (как в асинхронном двигателе). На синхронной скорости полюса ротора фиксируются во вращающемся магнитном поле. Синхронные двигатели с постоянными магнитами похожи на бесщеточные двигатели постоянного тока. Неодимовые магниты являются наиболее часто используемыми магнитами в этих двигателях.

Двигатели с постоянными магнитами используются в качестве безредукторных лифтовых двигателей с 2000 года. [7]

Для большинства PMSM требуется привод с переменной частотой для запуска. [8] [9] [10] [11] [12] Тем не менее, некоторые включают короткозамкнутый сепаратор в ротор для запуска - они известны как PMSM с линейным запуском или самозапуском , [13] Они обычно используются в качестве замены с более высоким КПД для асинхронных двигателей (из-за отсутствия проскальзывания), но их необходимо тщательно указывать для приложения, чтобы обеспечить достижение синхронной скорости и способность системы выдерживать крутящий момент. пульсация во время запуска.

Двигатели с постоянным током [править]

Двигатель с постоянным током, 1917 год. Возбудитель отчетливо виден сзади машины.

Обычно изготавливаемые в больших размерах (более 1 лошадиных сил или 1 киловатт), эти двигатели требуют постоянного тока (постоянного тока), подаваемого на ротор для возбуждения. Это наиболее просто подается через контактные кольца, но может также использоваться бесщеточный индукционный и выпрямительный механизм переменного тока. [14] Постоянный ток может подаваться от отдельного источника постоянного тока или от генератора постоянного тока, напрямую подключенного к валу двигателя.

Методы управления [править]

Синхронный двигатель с постоянным магнитом и реактивный двигатель требуют системы управления для работы (VFD или сервопривод).

Существует большое количество методов управления PMSM, которые выбираются в зависимости от конструкции электродвигателя и области применения.

Методы управления можно разделить на: [15]

Синусоидальный

трапециевидный

Синхронная скорость [править]

Синхронная скорость синхронного двигателя задается: [16]
в об / мин, посредством:

Ns = 60fP = 120fp {\ displaystyle N_ {s} = 60 {\ frac {f} {P}} = 120 {\ frac {f} {p}}}

и в рад · с −1 , по:

ωs = 2πfP = 4πfp {\ displaystyle \ omega _ {s} = 2 \ pi {\ frac {f} {P}} = 4 \ pi {\ frac {f} {p}}}

где:

  • f {\ displaystyle f} - частота переменного тока в Гц,
  • p {\ displaystyle p} - количество полюсов.
  • P {\ displaystyle P} - количество пар полюсов (редко плоскостей коммутации ), P = p / 2 {\ displaystyle P = p / 2}.

Примеры [править]

Однофазный 4-полюсный (2-полюсный) синхронный двигатель работает при частоте переменного тока 50 Гц. Количество пар полюсов равно 2, поэтому синхронная скорость:

Ns = 60 × 502 = 1500 об / мин {\ displaystyle N_ {s} = 60 \ times {\ frac {50} {2}} = 1500 \, \, {\ text {rpm}}}

A три- фазный 12-полюсный (6-полюсный) синхронный двигатель работает при частоте переменного тока 60 Гц.Количество пар полюсов равно 6, поэтому синхронная скорость равна:

Ns = 60 × 606 = 600 об / мин {\ displaystyle N_ {s} = 60 \ times {\ frac {60} {6}} = 600 \, \, {\ text {rpm}}}

Строительство [править ]

Ротор большого водяного насоса. Кольца скольжения видны под барабаном ротора. Обмотка статора большого водяного насоса

Основными компонентами синхронного двигателя являются статор и ротор. [17] Статор синхронного двигателя и статор асинхронного двигателя имеют одинаковую конструкцию. [18] За исключением двухфазной электрической машины с синхронным питанием с обмоткой ротора, в качестве исключения, корпус статора содержит оберточную пластину . [19] Окружные ребра и клавиш прикреплены к оберточной пластине. [19] Для того, чтобы выдержать вес машины, требуется рамных опор и опор . [19] Когда обмотка возбуждения возбуждается возбуждением постоянным током, для подключения к источнику возбуждения требуются щетки и контактные кольца. [20] Обмотка возбуждения также может возбуждаться бесщеточным возбудителем. [21] Цилиндрические круглые роторы (также известные как не выступающие полюсные роторы) используются до шести полюсов. В некоторых машинах или когда требуется большое количество полюсов, используется ротор с заметными полюсами. [22] [23] Конструкция синхронного двигателя аналогична конструкции синхронного генератора. [24]

Операция [править]

Вращающееся магнитное поле формируется из суммы векторов магнитного поля трех фаз обмоток статора.

Работа синхронного двигателя обусловлена ​​взаимодействием магнитных полей статора и ротора. Его обмотка статора, которая состоит из 3-фазной обмотки, снабжена 3-фазным источником питания, а ротор снабжен источником постоянного тока. 3-фазная обмотка статора, несущая 3-фазные токи, создает 3-фазный вращающийся магнитный поток (и, следовательно, вращающееся магнитное поле). Ротор фиксируется вращающимся магнитным полем и вращается вместе с ним. Как только поле ротора фиксируется с вращающимся магнитным полем, говорят, что двигатель синхронизирован.Возможна однофазная (или двухфазная, полученная из однофазной) обмотка статора, но в этом случае направление вращения не определено, и машина может запускаться в любом направлении, если этого не препятствуют пусковые устройства. [25]

Когда двигатель работает, скорость двигателя зависит только от частоты питания. Когда нагрузка двигателя превышает нагрузку пробоя, двигатель перестает синхронизироваться, и обмотка возбуждения больше не следует вращающемуся магнитному полю.Поскольку двигатель не может создавать (синхронный) крутящий момент, если он выходит из-под синхронизации, практические синхронные двигатели имеют частичную или полную обмотку демпфера короткозамкнутого ротора (amortisseur), чтобы стабилизировать работу и облегчить запуск. Поскольку эта обмотка меньше, чем у эквивалентного асинхронного двигателя, и может перегреваться при длительной работе, а также потому, что в обмотке возбуждения ротора индуцируются большие напряжения с частотой скольжения, защитные устройства синхронного двигателя распознают это состояние и прерывают подачу питания (не по шагу). защита). [25]

Методы запуска [править]

Выше определенного размера синхронные двигатели не являются самозапускающимися двигателями. Это свойство связано с инерцией ротора; он не может мгновенно следить за вращением магнитного поля статора. Поскольку синхронный двигатель не производит свойственный средний крутящий момент в состоянии покоя, он не может разогнаться до синхронной скорости без какого-либо дополнительного механизма. [2]

Большие двигатели, работающие на промышленной частоте питания, включают в себя индукционную обмотку с короткозамкнутым ротором, которая обеспечивает достаточный крутящий момент для ускорения и которая также служит для гашения колебаний скорости двигателя во время работы. [2] Как только ротор приближается к синхронной скорости, обмотка возбуждения возбуждается, и двигатель начинает синхронизацию. Очень большие двигательные системы могут включать в себя «пони», который ускоряет разгруженную синхронную машину до приложения нагрузки. [26] [27] Двигатели с электронным управлением могут быть ускорены с нулевой скорости путем изменения частоты тока статора. [28]

Очень маленькие синхронные двигатели обычно используются в электрических механических часах или таймерах с питанием от сети, которые используют частоту линии питания для работы зубчатого механизма с правильной скоростью.Такие небольшие синхронные двигатели могут запускаться без посторонней помощи, если момент инерции ротора и его механическая нагрузка достаточно малы [потому что двигатель] будет ускоряться от скорости скольжения до синхронной скорости во время ускоряющего полупериода крутящего момента реактивного сопротивления. « [2] Однофазные синхронные двигатели, такие как настенные электрические часы, могут свободно вращаться в любом направлении, в отличие от типа с заштрихованными полюсами. См. Синхронный двигатель с заштрихованными полюсами для получения последовательного направления запуска.

Экономика эксплуатации является важным параметром для решения различных методов запуска двигателя. [29] Соответственно, возбуждение ротора является возможным способом решения проблемы запуска двигателя. [30] Кроме того, современные предлагаемые методы запуска для больших синхронных машин включают в себя повторяющуюся инверсию полярности полюсов ротора во время запуска. [31]

Приложения, специальные свойства и преимущества [править]

Использование в качестве синхронного конденсатора [править]

V-образная кривая синхронной машины

Изменяя возбуждение синхронного двигателя, можно настроить его на работу с запаздывающим, опережающим и единичным коэффициентом мощности.Возбуждение, при котором коэффициент мощности равен единице, называется , нормальное напряжение возбуждения . [32] Величина тока при этом возбуждении минимальна. [32] Напряжение возбуждения, превышающее нормальное возбуждение, вызывается сверх напряжения возбуждения, напряжение возбуждения, меньшее нормального возбуждения, вызывается при возбуждении. [32] Когда двигатель перегружен, обратная эдс будет больше, чем напряжение на клемме двигателя. Это вызывает размагничивающий эффект из-за реакции якоря. [33]

Кривая V синхронной машины показывает ток якоря как функцию тока поля. С увеличением тока возбуждения ток якоря сначала уменьшается, затем достигает минимума, затем увеличивается. Минимальная точка также является точкой, в которой коэффициент мощности равен единице. [34]

Эта способность выборочно управлять коэффициентом мощности может использоваться для коррекции коэффициента мощности системы питания, к которой подключен двигатель. Поскольку большинство энергосистем любого значительного размера имеют коэффициент запаздывания суммарной мощности, наличие перевозбужденных синхронных двигателей приближает коэффициент полезного действия системы к единице, повышая эффективность.Такая коррекция коэффициента мощности обычно является побочным эффектом двигателей, уже присутствующих в системе, для обеспечения механической работы, хотя двигатели могут работать без механической нагрузки просто для обеспечения коррекции коэффициента мощности. На крупных промышленных предприятиях, таких как фабрики, взаимодействие между синхронными двигателями и другими запаздывающими нагрузками может быть явным фактором при проектировании электрооборудования установки. [ цитирование необходимо ]

Предел стабильности установившегося состояния [править]

T = Tmaxsin⁡ (δ) {\ displaystyle \ mathbf {T} = \ mathbf {T} _ {\ text {max}} \ sin (\ delta)}

где,

T {\ displaystyle \ mathbf {T}} - крутящий момент
δ {\ displaystyle \ delta} - угол крутящего момента
Tmax {\ displaystyle \ mathbf {T} _ {\ text {max}}} - максимальный крутящий момент

здесь,

Tmax = 3VEXsωs {\ displaystyle \ mathbf {T} _ {\ text {max}} = {\ frac {{\ mathbf {3}} {\ mathbf {V}} {\ mathbf {E}}} {{ \ mathbf {X_ {s}}} {\ omega _ {s}}}}}

При приложении нагрузки угол крутящего момента δ {\ displaystyle \ delta} увеличивается.Когда δ {\ displaystyle \ delta} = 90 °, крутящий момент будет максимальным. Если нагрузка будет приложена и дальше, двигатель потеряет свою синхронность, так как крутящий момент двигателя будет меньше, чем крутящий момент нагрузки. [35] [36] Максимальный момент нагрузки, который может быть приложен к двигателю без потери его синхронизма, называется устойчивым пределом устойчивости синхронного двигателя. [35]

Другое [редактировать]

Синхронные двигатели особенно полезны в приложениях, требующих точного контроля скорости и / или положения.

avtovalik.ru © 2013-2020