Charakteristickým rysem synchronních elektromotorů je, že magnetický tok a rotor mají stejnou rychlost otáčení. Z tohoto důvodu rotor elektromotoru nemění své otáčky při zvýšení zatížení. Na rotoru je vinutí, které vytváří magnetické pole.
Někdy se používají silné permanentní magnety. Obvykle u synchronních strojů je na rotoru tolik vinutí jako na statoru. Ukázalo se tedy, že vyrovnává rychlost otáčení magnetického toku a rotoru. Zátěž, která je připojena k motoru, vůbec neovlivňuje rychlost.
Design elektrického motoru
Zařízení synchronního motoru se skládá z následujících prvků:
- Pevnou částí je stator, na kterém jsou umístěna vinutí.
- Mobilní rotor, někdy nazývaný induktor nebo kotva.
- Přední a zadní kryty.
- Ložiska namontovaná na rotoru.
Mezi kotvou a statorem je volný prostor. Vinutí jsou uložena v drážkách, jsou připojenahvězda. Jakmile je na motor přivedeno napětí, začne vinutím kotvy protékat proud. Kolem induktoru se vytvoří magnetické pole. Ale stator je také pod napětím. A tady přichází magnetický tok. Tato pole jsou od sebe odsazena.
Jak funguje synchronní motor
U synchronních strojů jsou elektromagnety na statoru pólové, protože pracují na stejnosměrný proud. Celkem existují dvě schémata, podle kterých jsou statorová vinutí připojena:
- Salifole.
- Implicitní pole.
Pro snížení magnetického odporu a optimalizaci podmínek pro průchod pole se používají jádra vyrobená z feromagnetik. Jsou k dispozici ve statoru i rotoru.
Jsou vyrobeny ze speciálních jakostí elektrooceli, která obsahuje obrovské množství prvku jako je křemík. Díky tomu je možné výrazně snížit vířivý proud a také zvýšit elektrický odpor kovu.
Provoz synchronních elektromotorů je založen na interakci pólů statoru a rotoru. Při rozjezdu zrychluje na rychlost proudění. Za takových podmínek elektromotor pracuje v synchronním režimu.
Metoda spouštění s pomocným elektromotorem
Dříve se používaly speciální spouštěcí motory, které se k motoru připojovaly pomocí mechanických zařízení (řemenový pohon, řetěz atd.). Během spouštění se rotor začal otáčet a postupně zrychlovat,dosáhl synchronní rychlosti. Poté začal fungovat samotný motor. To je přesně princip fungování synchronního motoru bez ohledu na konstrukci a výrobce.
Předpokladem je, že startovací motor musí mít výkon asi 15 % výkonu zrychleného motoru. Tento výkon je dostačující pro spuštění jakéhokoli synchronního motoru, i když je k němu připojena malá zátěž. Tato metoda je poměrně komplikovaná a náklady na celé zařízení se značně zvyšují.
Moderní způsob spouštění
Moderní konstrukce synchronních motorů nejsou vybaveny takovými obvody pro přetaktování. Používá se jiný spouštěcí systém. Přibližně tímto způsobem se synchronní stroj zapne:
- Pomocí reostatu jsou vinutí rotoru uzavřena. V důsledku toho se kotva zkratuje, jako u jednoduchých indukčních motorů.
- Rotor má také vinutí v kleci nakrátko, které je uklidňující a zabraňuje kývání kotvy během synchronizace.
- Jakmile kotva dosáhne minimálních otáček, připojí se na její vinutí stejnosměrný proud.
- Pokud jsou použity permanentní magnety, musí být použity externí spouštěcí motory.
Existují kryogenní synchronní elektromotory, které používají konstrukci reverzního typu. Budicí vinutí jsou vyrobena zsupravodivé materiály.
Výhody synchronních strojů
Asynchronní a synchronní motory mají velmi podobnou konstrukci, ale stále existují rozdíly. V druhém je jasná výhoda v tom, že k buzení dochází ze zdroje stejnosměrného proudu. V tomto případě může motor pracovat s velmi vysokým účiníkem. Synchronní motory mají také další výhody:
- Pracují přehnaně. To umožňuje snížit spotřebu energie a také výrazně snižuje proudové ztráty. Účinnost synchronního stroje bude mnohem vyšší než účinnost asynchronního motoru se stejným výkonem.
- Točivý moment přímo závisí na napětí v síti. I když se napětí v síti sníží, výkon zůstane.
Asynchronní stroje se však používají mnohem častěji než synchronní. Faktem je, že mají velkou spolehlivost, jednoduchý design, nevyžadují další údržbu.
Nevýhody synchronních motorů
Ukazuje se, že synchronní stroje mají mnohem více nevýhod. Zde jsou jen ty hlavní:
- Obvod synchronního motoru je poměrně složitý, skládá se z velkého množství prvků. Z tohoto důvodu jsou náklady na zařízení velmi vysoké.
- Ujistěte se, že k napájení induktoru používáte konstantní zdrojproud. To značně komplikuje celou stavbu.
- Postup spouštění elektromotoru je poměrně komplikovaný než u asynchronních strojů.
- Rychlost rotoru je možné upravit pouze pomocí frekvenčních měničů.
Obecně platí, že výhody výrazně převažují nad nevýhodami synchronních motorů. Z tohoto důvodu se velmi často používají tam, kde je potřeba vést nepřetržitý kontinuální výrobní proces, kde není nutné často zastavovat a spouštět zařízení. Synchronní stroje najdeme ve mlýnech, drtičích, čerpadlech, kompresorech. Málokdy se vypínají, fungují téměř neustále. Použitím takových motorů lze dosáhnout významných úspor energie.
