Synchrone Motoren: Applications, Starting Methods & Working Principle

Elektromotoren zijn een elektromechanisch apparaat dat elektrische energie omzet in mechanische energie. Gebaseerd op het type van input hebben wij het in enige fase en 3 fase motoren.

Het gemeenschappelijkste type van 3 fase motoren zijn synchrone motoren en inductiemotoren. Wanneer driefasige elektrische geleiders in bepaalde geometrische posities worden geplaatst (d.w.z. in een bepaalde hoek ten opzichte van elkaar) – wordt een elektrisch veld opgewekt. Het roterende magnetische veld roteert met een bepaalde snelheid die bekend staat als de synchrone snelheid.

Als een elektromagneet in dit roterende magnetische veld aanwezig is, wordt de elektromagneet magnetisch vergrendeld met dit roterende magnetische veld en roteert met dezelfde snelheid van het roterende veld.

Daar komt de term synchrone motor vandaan, omdat de snelheid van de rotor van de motor gelijk is aan die van het roterende magnetische veld.

Het is een motor met vaste snelheid, omdat hij maar één snelheid heeft, namelijk de synchrone snelheid. Dit toerental is gesynchroniseerd met de voedingsfrequentie. De synchrone snelheid wordt gegeven door:

Waar:

• N= De synchrone snelheid (in RPM – d.w.z. Omwentelingen per minuut)
• f = De Voedingsfrequentie (in Hz)
• p = Het aantal polen

Bouw van de Synchrone Motor

De bouw is vrijwel gelijk aan die van een 3-fasen inductiemotor, behalve dat we hier DC aan de rotor leveren, waarvan we de reden later zullen uitleggen. Laten we nu eerst de basisconstructie van dit type motor doornemen. Uit de bovenstaande afbeelding blijkt duidelijk hoe we dit type machine construeren. We voeden de stator met drie fasen en de rotor met gelijkstroom.

Belangrijkste kenmerken van synchrone motoren

1. Synchrone motoren zijn van nature niet zelfstartend. Zij vereisen één of ander extern middel om hun snelheid dichtbij synchrone snelheid te brengen alvorens zij worden gesynchroniseerd.
2. De snelheid van verrichting van is in synchronisme met de leveringsfrequentie en vandaar voor constante leveringsfrequentie gedragen zij zich als motor met constante snelheid ongeacht beladingstoestand
3. Deze motor heeft de unieke kenmerken van het werken onder om het even welke elektrische machtsfactor. Dit maakt het wordt gebruikt in elektrische power factor improvement.

Principe van de werking Synchrone Motor

Synchrone motoren zijn een dubbel opgewonden machine, dat wil zeggen, twee elektrische ingangen worden verstrekt aan het. Zijn statorwikkeling die bestaat uit een Wij leveren driefasige voeding aan driefasige statorwikkeling, en gelijkstroom aan de rotorwikkeling.

De driefasige statorwikkeling die driefasige stromen draagt, produceert driefasige roterende magnetische flux. De rotor met gelijkstroom produceert ook een constante flux. Uitgaande van de 50 Hz stroomfrequentie, kunnen we uit bovenstaande relatie afleiden dat de 3 fase roterende flux ongeveer 3000 omwentelingen in 1 min of 50 omwentelingen in 1 sec draait.

Op een bepaald moment kunnen de rotor- en statorpolen dezelfde polariteit hebben (N-N of S-S), wat een afstotende kracht op de rotor veroorzaakt, en het volgende moment zal het N-S zijn, wat een aantrekkende kracht veroorzaakt. Maar door de traagheid van de rotor kan deze door die aantrekkende of afstotende krachten in geen enkele richting draaien en blijft de rotor in stilstandtoestand. Vandaar dat een synchrone motor niet zelfstartend is.

Hier gebruiken we een mechanisch middel dat de rotor aanvankelijk in dezelfde richting als het magnetisch veld doet draaien tot een snelheid die zeer dicht bij synchrone snelheid ligt. Bij het bereiken van de synchrone snelheid treedt magnetische vergrendeling op, en de synchrone motor blijft draaien, zelfs na verwijdering van de externe mechanische middelen.

Maar door de traagheid van de rotor kan deze door die aantrekkende of afstotende krachten in geen enkele richting draaien, en blijft de rotor in stilstandtoestand. Vandaar dat een synchrone motor niet zelfstartend is.

Hier gebruiken we een mechanisch middel dat de rotor aanvankelijk in dezelfde richting als het magnetisch veld doet draaien tot een snelheid die zeer dicht bij synchrone snelheid ligt. Bij het bereiken van synchrone snelheid treedt magnetische vergrendeling op, en de synchrone motor blijft draaien, zelfs na verwijdering van de externe mechanische middelen.

Methodes van het starten van synchrone motor

1. Motor starten met een externe prime Mover: Synchrone motoren zijn mechanisch gekoppeld aan een andere motor. Dit kan een 3 fase inductiemotor of een DC shuntmotor zijn. Hier passen we aanvankelijk geen gelijkstroombekrachtiging toe. De motor draait met een snelheid die zeer dicht bij zijn synchrone snelheid ligt, en dan geven we de gelijkstroombekrachtiging. Na enige tijd, wanneer magnetische vergrendeling plaatsvindt, wordt de toevoer naar de externe motor afgesneden.
2. Demperwikkeling In dit geval is de synchrone motor van het saillante pooltype, extra wikkeling wordt geplaatst in het rotor poolvlak. Aanvankelijk, wanneer de rotor niet roteert, is de relatieve snelheid tussen de demperwikkeling en de roterende luchtspleetflux groot en wordt er een emf in geïnduceerd die het vereiste startkoppel produceert. Naarmate het toerental het synchrone toerental nadert, nemen emf en koppel af en uiteindelijk, wanneer magnetische vergrendeling optreedt, neemt ook het koppel af tot nul. Vandaar dat in dit geval de synchrone motor eerst draait als een driefasige inductiemotor met behulp van een extra wikkeling en tenslotte wordt gesynchroniseerd met de frequentie.

Toepassing van synchrone motoren

1. Synchrone motor die geen belasting op zijn as heeft, wordt gebruikt voor verbetering van de arbeidsfactor. Door zijn kenmerken om zich te gedragen bij elke elektrische arbeidsfactor, wordt hij gebruikt in energiesystemen waar statische condensatoren duur zijn.
2. Synchrone motor vindt toepassing waar de werksnelheid lager is (rond 500 rpm) en een hoog vermogen vereist is. Voor vermogens van 35 kW tot 2500 KW zijn de afmetingen, het gewicht en de kosten van de overeenkomstige driefasige inductiemotor zeer hoog. Daarom worden bij voorkeur deze motoren gebruikt. Ex- Reciprocerende pomp, compressor, walserijen enz.