Motorii electrici sunt un dispozitiv electromecanic care transformă energia electrică în energie mecanică. Pe baza tipului de intrare, l-am clasificat în motoare monofazate și motoare trifazate.
Cele mai comune tipuri de motoare trifazate sunt motoarele sincrone și motoarele cu inducție. Atunci când conductoarele electrice trifazate sunt plasate în anumite poziții geometrice (adică într-un anumit unghi unul față de celălalt) – se generează un câmp electric. Câmpul magnetic rotativ se rotește la o anumită viteză cunoscută sub numele de viteză sincronă.
Dacă în acest câmp magnetic rotativ este prezent un electromagnet, electromagnetul este blocat magnetic cu acest câmp magnetic rotativ și se rotește cu aceeași viteză a câmpului rotativ.
De aici provine termenul de motor sincron, deoarece viteza rotorului motorului este aceeași cu cea a câmpului magnetic rotativ.
Este un motor cu viteză fixă deoarece are o singură viteză, care este viteza sincronă. Această viteză este sincronizată cu frecvența de alimentare. Viteza sincronă este dată de:
Unde:
- N= Viteza sincronă (în rotații pe minut – i.e. Rotații pe minut)
- f = Frecvența de alimentare (în Hz)
- p = Numărul de poli
Construcția motorului sincron
De obicei, construcția sa este aproape similară cu cea a unui motor de inducție trifazat, cu excepția faptului că aici alimentăm rotorul cu curent continuu, al cărui motiv îl vom explica mai târziu. Acum, să trecem mai întâi în revistă construcția de bază a acestui tip de motor. Din imaginea de mai sus, este clar cum proiectăm acest tip de mașină. Aplicăm o alimentare trifazică la stator și o alimentare de curent continuu la rotor.
Caracteristicile principale ale motoarelor sincrone
- Motoarele sincrone nu sunt în mod inerent cu pornire automată. Ele au nevoie de anumite mijloace externe pentru a le apropia viteza de viteza sincronă înainte de a fi sincronizate.
- Viteza de funcționare a este în sincronism cu frecvența de alimentare și, prin urmare, pentru o frecvență de alimentare constantă, ele se comportă ca un motor cu viteză constantă, indiferent de starea de sarcină
- Acest motor are caracteristicile unice de a funcționa sub orice factor de putere electrică. Acest lucru face ca el să fie utilizat în îmbunătățirea factorului de putere electrică.
Principiul de funcționare a motorului sincron
Motorul sincron este o mașină dublu excitată, adică i se furnizează două intrări electrice. Înfășurarea statorică a acestuia, care este alcătuită dintr-un Noi asigurăm alimentarea trifazică a înfășurării statorice trifazice și curent continuu a înfășurării rotorului.
Înfășurarea statorică trifazică care transportă curenți trifazici produce un flux magnetic rotativ trifazic. Rotorul care transportă alimentarea cu curent continuu produce, de asemenea, un flux constant. Având în vedere frecvența de alimentare de 50 Hz, din relația de mai sus se poate observa că fluxul rotativ trifazat se rotește aproximativ 3000 de rotații în 1 minut sau 50 de rotații în 1 secundă.
Într-o anumită clipă polii rotorului și statorului pot fi de aceeași polaritate (N-N sau S-S), determinând o forță de respingere asupra rotorului, iar în clipa următoare vor fi N-S, determinând o forță de atracție. Dar, din cauza inerției rotorului, acesta nu se poate roti în nicio direcție din cauza acestor forțe atractive sau repulsive, iar rotorul rămâne în stare de staționare. Prin urmare, un motor sincron nu se pornește singur.
Aici folosim niște mijloace mecanice care inițial rotesc rotorul în aceeași direcție cu câmpul magnetic până la o viteză foarte apropiată de viteza sincronă. La atingerea vitezei sincrone, are loc blocarea magnetică, iar motorul sincron continuă să se rotească chiar și după îndepărtarea mijloacelor mecanice externe.
Dar, din cauza inerției rotorului, acesta nu se poate roti în nici o direcție din cauza acestor forțe de atracție sau de respingere, iar rotorul rămâne în stare de staționare. Prin urmare, un motor sincron nu se pornește singur.
Aici folosim niște mijloace mecanice care rotesc inițial rotorul în aceeași direcție cu câmpul magnetic până la o viteză foarte apropiată de viteza sincronă. La atingerea vitezei sincrone, are loc blocarea magnetică, iar motorul sincron continuă să se rotească chiar și după îndepărtarea mijloacelor mecanice externe.
Metode de pornire a motorului sincron
- Pornirea motorului cu un motor de pornire extern: Motoarele sincrone sunt cuplate mecanic cu un alt motor. Acesta poate fi fie un motor de inducție trifazat, fie un motor de curent continuu în șunt. Aici, nu se aplică inițial excitația de curent continuu. Motorul se rotește la o turație foarte apropiată de turația sa sincronă, iar apoi se aplică excitația de curent continuu. După un anumit timp, când are loc blocarea magnetică, alimentarea motorului extern este întreruptă.
- Înfășurarea de amortizare În acest caz, motorul sincron este de tip cu poli proeminenți, înfășurarea suplimentară este plasată în fața polilor rotorului. Inițial, atunci când rotorul nu se rotește, viteza relativă dintre înfășurarea amortizorului și fluxul rotativ al întrefierului este mare și în el este indusă o forță electromagnetică care produce cuplul de pornire necesar. Pe măsură ce viteza se apropie de viteza sincronă, emf și cuplul se reduc și, în cele din urmă, când are loc blocarea magnetică, cuplul se reduce, de asemenea, la zero. Prin urmare, în acest caz, motorul sincron funcționează mai întâi ca un motor de inducție trifazat folosind o înfășurare suplimentară și, în final, este sincronizat cu frecvența.
Aplicații ale motoarelor sincrone
- Motorul sincron care nu are nicio sarcină conectată la arborele său este utilizat pentru îmbunătățirea factorului de putere. Datorită caracteristicilor sale de a se comporta la orice factor de putere electrică, este utilizat în sistemul de alimentare în situații în care condensatorii statici sunt costisitori.
- Motorul sincron își găsește aplicabilitatea acolo unde viteza de funcționare este mai mică (în jur de 500 rpm) și este necesară o putere mare. Pentru necesarul de putere cuprins între 35 kW și 2500 KW, dimensiunea, greutatea și costul motorului trifazat de inducție corespunzător sunt foarte mari. Prin urmare, aceste motoare sunt utilizate de preferință. Ex- Pompă cu piston, compresor, laminoare etc.
.