電気モーターは、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する電気機械装置です。 入力の種類に基づいて、我々はそれを単相および3相motors.
3相モータの最も一般的なタイプは同期モータと誘導モータに分類しています。 三相の導電体をある幾何学的な位置に（つまり、互いにある角度で）配置すると-電界が発生する。 この回転磁界の中に電磁石があると、電磁石は回転磁界に磁気的にロックされ、回転磁界の速度と同じ速度で回転する。
モータの回転子の速度は回転磁界と同じなので、ここから同期電動機という言葉が生まれました。
同期速度という一つの速度しかないので、固定速度モータと呼ばれます。 この速度は電源周波数と同期しています。 同期速度は次の式で与えられます:
Where:
- N= 同期速度 (RPM – i.e.). 603>
- f = 電源周波数（Hz）
- p = 極数
同期電動機の構造
通常、その構造は3相誘導電動機にほぼ似ていますが、ここでは回転子にDCを供給しています、この理由は後ほど説明します。 では、まずこのタイプのモータの基本的な構造を見てみましょう。 上の図から、このタイプの機械をどのように設計するかは明らかです。
Main Features of Synchronous Motors
- 同期電動機は、本来、自己始動ができません。 そのため、電源周波数が一定であれば、負荷の状態にかかわらず、定速モーターとして動作します。
動作原理 同期電動機
同期電動機は二重励磁機であり、2つの電気入力がある。 3相の固定子巻線には3相電源を供給し、回転子巻線には直流電源を供給します。
3相電流を流す3相固定子巻線は、3相回転磁束を発生させます。 直流電源を運ぶローターも一定の磁束を発生させる。 電源周波数が50Hzの場合、上記の関係から、3相回転磁束は1分間で約3000回転、1秒間で50回転することがわかります。
ある瞬間、ローターとステーターの極が同じ極性（N-NまたはS-S）になってローターに反発力が生まれ、次の瞬間にはN-Sになって吸引力が生まれるかもしれないのです。 しかし、ローターは慣性のため、その引力や斥力によってどの方向にも回転できず、ローターは静止したままである。
ここでは、最初にロータを磁界と同じ方向に回転させ、同期速度に非常に近い速度にする機械的手段を用いています。 同期速度に達すると磁気ロックが起こり、外部の機械的手段を取り除いても同期モータは回転し続けます。
しかし、ロータの慣性のために、その引力や斥力によってどの方向にも回転できず、ロータは停止したままです。
ここでは、最初にロータを磁界と同じ方向に回転させ、同期速度に非常に近い速度にする何らかの機械的手段を用います。 同期速度に達すると磁気ロックが発生し、外部の機械的手段を取り除いた後も同期モータは回転し続けます。
同期モータの起動方法
- 外部原動機によるモータ起動。 シンクロナスモータは、他のモータと機械的に結合されています。 3相誘導電動機でもDCシャントモータでもかまいません。 ここでは、最初は直流励磁を行いません。 同期速度に近い速度で回転させた後、直流励磁を行う。 しばらくして磁気ロックが起きると外部モータへの供給が停止する。
- ダンパー巻線 この場合、同期モータは突極型で、ロータ極面に追加巻線を配置する。 ロータが回転していない初期には、ダンパー巻線と回転するエアギャップ磁束との相対速度が大きく、そこに起電力が発生し、必要な始動トルクが得られる。 速度が同期速度に近づくと、電流とトルクは減少し、最後に磁気ロックが起こると、トルクもゼロになる。 したがって、この場合、同期電動機はまず付加巻線を使って三相誘導電動機として運転し、最後に周波数に同期させます。
同期電動機の応用
- 力率改善には軸に負荷を接続しない同期電動機が使用されています。
- 同期電動機は、動作速度が低く（500rpm程度）、高出力が必要な場合に使用されます。 35 kWから2500 KWまでの電力要件では、対応する三相誘導モータのサイズ、重量、コストは非常に高くなります。 したがって、これらのモーターが好ましく使用されます。 例：往復動ポンプ、コンプレッサー、圧延機など