Die Vorrichtung und das Funktionsprinzip des Synchronmotors

Das Prinzip des Synchronmotors ist ungefährdas gleiche wie für ein asynchrones. Es gibt jedoch einige Unterschiede, die bei der Auswahl eines Motors für ein bestimmtes Design entscheidend sind. Asynchronmaschinen sind in der Industrie weit verbreitet - ihr Anteil erreicht 96% der Gesamtzahl der Elektromotoren. Dies bedeutet jedoch nicht, dass es keine anderen Arten von elektrischen Baugruppen gibt.

Unterschied zu einem Asynchronmotor

Der Hauptunterschied zwischen einer Synchronmaschine istDie Rotationsgeschwindigkeit des Ankers ist die gleiche wie die analoge Charakteristik des magnetischen Flusses. Und wenn ein Kurzschlußläufer in Asynchronmotoren eingesetzt wird, dann liegt in den Synchronmotoren eine Drahtwicklung an, an die eine Wechselspannung angelegt wird. In einigen Konstruktionen werden Permanentmagnete verwendet. Aber das macht den Motor teurer.

Wenn die mit dem Rotor verbundene Last erhöht wird,Seine Rotationsgeschwindigkeit wird sich nicht ändern. Dies ist eines der Hauptmerkmale dieses Maschinentyps. Voraussetzung ist, dass ein bewegtes Magnetfeld so viele Polpaare haben muss wie ein Elektromagnet am Rotor. Dies garantiert eine konstante Winkelgeschwindigkeit der Rotation dieses Motorelements. Und es wird nicht von dem Moment abhängen, der damit verbunden ist.

Motorkonstruktion

Das Gerät und das Funktionsprinzip von Synchronmotoren sind einfach. Das Design beinhaltet Elemente wie:

1. Der stationäre Teil ist der Stator. Es gibt drei Wicklungen, die nach dem Schema "Stern" oder "Dreieck" verbunden sind. Der Stator besteht aus elektrotechnischen Stahlblechen mit hoher Leitfähigkeit.
2. Der bewegliche Teil ist der Rotor. Es hat auch eine Wicklung. Bei der Arbeit wird die Spannung angelegt.

Zwischen dem Rotor und dem Stator befindet sich eine ZwischenschichtLuft. Es gewährleistet den normalen Betrieb des Motors und ermöglicht den ungehinderten Betrieb des Magnetfelds an den Elementen des Geräts. Die Konstruktion enthält Lager, in denen sich der Rotor dreht, sowie einen Klemmenkasten an der Oberseite des Motors.

Wie funktioniert der Motor?

Kurz gesagt, das Prinzip der synchronenMotor, wie jeder andere, ist es, eine Art von Energie in eine andere umzuwandeln. Und speziell - elektrisch im mechanischen. Der Motor funktioniert auf diese Weise:

1. Die Statorwicklungen werden mit einer Wechselspannung versorgt. Es erzeugt ein magnetisches Feld.
2. Eine Wechselspannung wird auch an die Windungen des Rotors angelegt, wodurch ein Feld erzeugt wird. Wenn Permanentmagnete verwendet werden, ist dieses Feld standardmäßig bereits verfügbar.
3. Zwei Magnetfelder schneiden sich,sich gegenseitig entgegenwirken - einer drängt den anderen. Aus diesem Grund bewegt sich der Rotor. Es ist kugelgelagert und kann sich frei drehen, es muss nur gedrückt werden.

Das ist alles. Jetzt bleibt es nur übrig, die empfangene mechanische Energie für die notwendigen Zwecke zu verwenden. Aber Sie müssen wissen, wie man einen Synchronmotor richtig in den Normalmodus ausgibt. Das Funktionsprinzip unterscheidet sich von dem asynchronen. Daher müssen Sie bestimmten Regeln folgen.

Zu diesem Zweck wird der Motor an das Gerät angeschlossen, das in Bewegung gesetzt werden muss. Normalerweise sind dies Mechanismen, die praktisch ohne Unterbrechung funktionieren sollten - Hauben, Pumpen und so weiter.

Synchrongeneratoren

Die umgekehrte Konstruktion ist Synchrongeneratoren. In ihnen verlaufen die Prozesse etwas anders. Das Funktionsprinzip eines Synchrongenerators und eines Synchronmotors ist unterschiedlich, aber nicht wesentlich:

1. Die Statorwicklung ist nicht erregt. Damit ist es entfernt.
2. An die Rotorwicklung wird eine Wechselspannung angelegt, die notwendig ist, um ein Magnetfeld zu erzeugen. Der Stromverbrauch ist extrem gering.
3. Der Rotor eines elektrischen Generators wird mit Hilfe eines Diesel- oder Benzinmotors oder durch die Kraft von Wasser und Wind aufgedreht.
4. Um den Rotor herum bewegt sich ein Magnetfeld. Daher wird die EMK in der Statorwicklung induziert, und die Potentialdifferenz tritt an den Enden auf.

Aber auf jeden Fall ist es notwendig, sich zu stabilisierenSpannung am Ausgang des Stromerzeugers. Dazu reicht es aus, die Rotorwicklung von der Quelle zu speisen, deren Spannung konstant ist und sich bei schwankender Drehzahl nicht ändert.

Motorwicklungspole

In der Rotorkonstruktion befinden sich Permanent- oder Elektromagnete. Sie werden normalerweise Pole genannt. In Synchronmaschinen (Motoren und Generatoren) können Induktoren von zwei Arten sein:

1. Es ist ein elektrisches Feld.
2. Sie sind implizit polarisiert.

Sie unterscheiden sich nur im gegenseitigendie Anordnung der Pole. Um den Widerstand des Magnetfeldes zu reduzieren sowie die Bedingungen für das Eindringen der Strömung zu verbessern, werden Kerne aus Ferromagneten verwendet.

Diese Elemente befinden sich sowohl im Rotor als auch in derStator. Für die Herstellung wird nur Elektroband verwendet. Da ist eine Menge Silizium drin. Dies ist eine Besonderheit dieser Art von Metall. Dies ermöglicht es, Wirbelströme wesentlich zu reduzieren, den elektrischen Widerstand des Kerns zu erhöhen.

Einfluss von Masten

Die Grundlage des Designs und der FunktionsweiseSynchronmotoren sollen die Wirkung von Polpaaren von Rotor und Stator aufeinander absichern. Um den Betrieb sicherzustellen, ist es notwendig, den Induktor auf eine bestimmte Geschwindigkeit zu beschleunigen. Es ist gleich dem, mit dem das Statormagnetfeld rotiert. Dies ermöglicht den normalen Betrieb im synchronen Modus. In dem Moment, in dem das Hochfahren stattfindet, schneiden sich die Magnetfelder des Stators und des Rotors. Dies wird als "Synchronisationseintrag" bezeichnet. Der Rotor beginnt sich mit einer Geschwindigkeit ähnlich der des Statormagnetfeldes zu drehen.

Starten von Synchronmotoren

Die schwierigste Sache in einem Synchronmotor istseine Einführung. Deshalb wird es extrem selten benutzt. Schließlich ist das Design durch das Startsystem kompliziert. Die Arbeit des Synchronmotors hing lange Zeit von der beschleunigenden Asynchronmaschine ab, die mechanisch damit verbunden war. Was bedeutet das? Der zweite Motortyp (asynchron) ermöglichte es, den Rotor der Synchronmaschine auf eine untersynchrone Frequenz zu beschleunigen. Herkömmliche asynchrone Vorrichtungen benötigen keine speziellen Vorrichtungen zum Starten, es reicht aus, nur die Betriebsspannung an die Statorwicklungen anzulegen.

Nach dem benötigtenGeschwindigkeit, der Beschleunigungsmotor geht aus. Magnetfelder, die in einem Elektromotor zusammenwirken, bringen es selbst in einen synchronen Modus. Um zu beschleunigen, benötigen Sie einen anderen Motor. Seine Leistung sollte etwa 10-15% der gleichen Charakteristik einer Synchronmaschine betragen. Wenn Sie einen 1-kW-Elektromotor in den Modus schalten möchten, benötigen Sie einen 100-Watt-Motor. Das reicht völlig aus, damit die Maschine sowohl im Leerlauf als auch mit geringer Belastung der Welle arbeiten kann.

Eine modernere Übertaktungsmethode

Die Kosten für ein solches Auto waren viel höher. Daher einfacher, einen herkömmlichen Induktionsmotor zu verwenden, auch wenn viele seiner Mängel. Aber es war sein Prinzip und wird verwendet, um die Größe und die Kosten des gesamten Systems zu reduzieren. Es wird mittels eines Rheostaten Schaltungswicklungen auf dem Rotor erzeugt. Als Ergebnis wird der Motor asynchron. Und führen Sie es viel einfacher ist - nur eine Spannung an den Stator Wicklung angelegt wird.

Während der Ausgabe auf die subsynchrone Geschwindigkeitdas Schwingen des Rotors ist möglich. Aber das geschieht nicht wegen der Arbeit seiner Wicklung. Im Gegenteil, es wirkt wie ein Beruhigungsmittel. Sobald die Drehgeschwindigkeit ausreichend ist, wird eine konstante Spannung an die Induktorwicklung angelegt. Der Motor wird im synchronen Modus ausgegeben. Diese Methode ist jedoch nur möglich, wenn Motoren mit Wicklung am Rotor verwendet werden. Wenn Sie einen Permanentmagneten verwenden, müssen Sie einen zusätzlichen beschleunigenden Motor installieren.

Vor- und Nachteile von Synchronmotoren

Der Hauptvorteil (wenn verglichen mitAsynchronmaschinen) - Durch die unabhängige Versorgung der Rotorwicklung können die Geräte auch mit einem hohen Leistungsfaktor arbeiten. Sie können solche Vorteile auch hervorheben als:

1. Der Stromverbrauch des Elektromotors sinkt, der Wirkungsgrad steigt. Im Vergleich zu einem Asynchronmotor sind diese Eigenschaften der Synchronmaschine besser.
2. Das Drehmoment ist direkt proportional zur SpannungStromversorgung. Selbst wenn die Spannung in dem Netzwerk abnimmt, ist daher die Lastkapazität viel höher als die von Asynchronmaschinen. Die Zuverlässigkeit von Geräten dieses Typs ist viel höher.

Aber es gibt einen großen Nachteil - einen KomplexKonstruktion. Daher werden die Kosten in der Produktion und bei den nachfolgenden Reparaturen höher sein. Außerdem erfordert die Stromversorgung der Rotorwicklung notwendigerweise das Vorhandensein einer Gleichstromquelle. Und die Rotordrehzahl kann nur mit Hilfe von Umrichtern reguliert werden - ihre Kosten sind sehr hoch. Daher werden Synchronmotoren dort eingesetzt, wo das Gerät nicht häufig ein- und ausgeschaltet werden muss.