Электродвигатель синхронный: Синхронный электродвигатель

Синхронный электродвигатель с обмоткой возбуждения

Дмитрий Левкин

Синхронный электродвигатель с обмоткой возбуждения, как и любой вращающийся электродвигатель, состоит из ротора и статора. Статор — неподвижная часть, ротор — вращающаяся часть. Статор обычно имеет стандартную трехфазную обмотку, а ротор выполнен с обмоткой возбуждения. Обмотка возбуждения соединена с контактными кольцами к которым через щетки подходит питание.

Синхронный электродвигатель с обмоткой возбуждения (щетки не показаны)

Постоянная скорость вращения синхронного электродвигателя достигается за счет взаимодействия между постоянным и вращающимся магнитным полем. Ротор синхронного электродвигателя создает постоянное магнитное поле, а статор – вращающееся магнитное поле.

Работа синхронного электродвигателя основана на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и постоянного магнитного поля ротора

Статор: вращающееся магнитное поле

На обмотки катушек статора подается трехфазное переменное напряжение.

В результате создается вращающееся магнитное поле, которое вращается со скоростью пропорциональной частоте питающего напряжения. Подробнее о том, как посредством трехфазного напряжения питания образуется вращающееся магнитное поле можно прочитать в статье «Трехфазный асинхронный электродвигатель».

Взаимодействие между вращающимся (у статора) и постоянным (у ротора) магнитными полями

Ротор: постоянное магнитное поле

Обмотка ротора возбуждается источником постоянного тока через контактные кольца. Магнитное поле создаваемое вокруг ротора возбуждаемое постоянным током показано ниже. Очевидно, что ротор ведет себя как постоянный магнит, так как имеет такое же магнитное поле (в качестве альтернативы можно представить, что ротор сделан из постоянных магнитов). Рассмотрим взаимодействие ротора и вращающегося магнитного поля. Предположим вы придали ротору начальное вращение в том же направлении как у вращающегося магнитного поля. Противоположные полюса вращающегося магнитного поля и ротора будут притягиваться друг к другу и они будут сцепляться с помощью магнитных сил. Это значит, что ротор будет вращаться с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле, то есть ротор будет вращаться с синхронной скоростью.

Магнитные поля ротора и статора сцепленные друг с другом

Скорость с которой вращается магнитное поле может быть вычислена по следующему уравнению:

,

  • где Ns – частота вращения магнитного поля, об/мин,
  • f – частота тока статора, Гц,
  • p – количество пар полюсов.

Это значит, что скорость синхронного электродвигателя может очень точно контролироваться изменением частоты питающего тока. Таким образом эти электродвигатели подходят для высокоточных приложений.

Почему синхронные электродвигатели не запускаются от электрической сети?

Если ротор не имеет начального вращения, ситуация отличается от описанной выше. Северный полюс магнитного поля ротора будет притягиваться к южному полюсу вращающегося магнитного поля, и начнет двигаться в том же направлении. Но так как ротор имеет определенный момент инерции, его стартовая скорость будет очень низкой. За это время южный полюс вращающегося магнитного поля будет замещен северным полюсом. Таким образом появятся отталкивающие силы. В результате чего ротор начнет вращаться в обратную сторону. Таким образом ротор не сможет запуститься.

Демпферная обмотка — прямой запуск синхронного двигателя от электрической сети

Чтобы реализовать самозапуск синхронного электродвигателя без системы управления между наконечниками ротора размещается «беличья клетка», которая также называется демпферной обмоткой. При запуске электродвигателя катушки ротора не возбуждаются. Под действием вращающегося магнитного поля, индуцируется ток в витках «беличьей клетки» и ротор начинает вращаться подобно тому, как запускаются асинхронные двигатели.

Когда ротор достигает своей максимальной скорости, подается питание на обмотку возбуждения ротора. В результате, как говорилось ранее, полюса ротора сцепляются с полюсами вращающегося магнитного поля и ротор начинает вращаться с синхронной скоростью. При вращении ротора с синхронной скоростью, относительное движение между белечьей клеткой и вращающимся магнитным полем равно нулю. Это значит, что отсутствует ток в короткозамкнутых витках, а следовательно «беличья клетка» не оказывает воздействия на синхронную работу электродвигателя.

Синхронные электродвигатели имеют постоянную скорость независящую от нагрузки (при условии что нагрузка не превышает макимально допустимую). Если момент нагрузки больше, чем момент создаваемый самим электродвигателем, то он выйдет из синхронизма и остановиться. Низкое напряжение питания и низкое напряжение возбуждения также могут быть причинами выхода двигателя из синхронизма.

Синхронные электродвигатели могут также использоваться для улучшения коэффициента мощности системы. Когда единственной целью использования синхронных электродвигателей является улучшение коэффициента мощности их называют

синхронными компенсаторами. В таком случае вал электродвигателя не соединяется с механической нагрузкой и вращается свободно.

Синхронный двигатель: принцип работы, устройство, назначение

Синхронные электродвигатели (СД) не так распространены, как асинхронные с короткозамкнутым ротором. Но используются там, где нужен большой крутящий момент и в процессе работы будут происходить частые перегрузки. Также такой тип двигателей используются там, где нужна большая мощность, чтобы приводить в движение механизмы, благодаря высокому коэффициенту мощности и возможности улучшать коэффициент мощности сети, что существенно снизит затраты на электроэнергию и нагрузку на линии. Что такое синхронный двигатель, где он используется и какие у него плюсы минусы мы рассмотрим в этой статье.

Определение и принцип действия

Если говорить простым языком, то синхронным называют электродвигатель, у которого скорость вращения ротора (вала) совпадает со скоростью вращения магнитного поля статора.

Кратко рассмотрим принцип действия такого электродвигателя — он основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора, которое обычно создаётся трёхфазным переменным током и постоянного магнитного поля ротора.

Постоянное магнитное поле ротора создаётся за счет обмотки возбуждения или постоянных магнитов. Ток в обмотках статора создаёт вращающееся магнитное поле, тогда как ротор в рабочем режиме представляет собой постоянный магнит, его полюса устремляются к противоположным полюсам магнитного поля статора. В результате ротор вращается синхронно с полем статора, что и является его основной особенностью.

Напомним, что у асинхронного электродвигателя скорость вращения МП статора и скорость вращения ротора отличаются на величину скольжения, а его механическая характеристика «горбатая» с пиком при критическом скольжении (ниже его номинальной скорости вращения).

Скорость, с которой вращается магнитное поле статора, может быть вычислена по следующему уравнению:

N=60f/p

f – частота тока в обмотке, Гц, p – количество пар полюсов.

Соответственно по этой же формуле определяется скорость вращения вала синхронного двигателя.

Большинство электродвигателей переменного тока, используемых на производстве, выполнены без постоянных магнитов, а с обмоткой возбуждения, тогда как маломощные синхронные двигатели переменного тока выполняются с постоянными магнитами на роторе.

Ток к обмотке возбуждения подводится за счет колец и щеточного узла. В отличие от коллекторного электродвигателя, где для передачи тока вращающейся катушке используется коллектор (набор продольно расположенных пластин), на синхронном установлены кольца поперек одного из концов статора.

Источником постоянного тока возбуждения в настоящее время являются тиристорные возбудители, часто называемые «ВТЕ» (по названию одной из серий таких устройств отечественного производства). Ранее использовалась система возбуждения «генератор-двигатель», когда на одном валу с двигателем устанавливали генератор (он же возбудитель), который через резисторы подавал ток в обмотку возбуждения.

Ротор почти всех синхронных двигателей постоянного тока выполняется без обмотки возбуждения, а с постоянными магнитами, они хоть и похожи по принципу действия на СД переменного тока, но по способу подключения и управления ими очень сильно отличаются от классических трёхфазных машин.

Одной из основных характеристик электродвигателя является механическая характеристика. Она у синхронных электродвигателей приближена к прямой горизонтальной линии. Это значит, что нагрузка на валу не влияет на его обороты (пока не достигнет какой-то критической величины).

Это достигается именно благодаря возбуждению постоянным током, поэтому синхронный электродвигатель отлично поддерживает постоянные обороты при изменяющихся нагрузках, перегрузках и при просадках напряжения (до определенного предела).

Ниже вы видите условное обозначение на схеме синхронной машины.

Конструкция ротора

Как и любой другой, синхронный электродвигатель состоит из двух основных частей:

  • Статор. В нём расположены обмотки. Его еще называют якорем.
  • Ротор. На нём устанавливают постоянные магниты или обмотку возбуждения. Его также называют индуктором, из-за его предназначения — создавать магнитное поле).

Для подачи тока в обмотку возбуждения на роторе устанавливают 2 кольца (так как возбуждение постоянным током, на одно из них подают «+», а на другое «—»). Щетки закреплены на щеткодержателе.

 

Роторы у синхронных электродвигателей переменного тока бывают двух типов, в зависимости от назначения:

  1. Явнополюсные. Четко видны полюса (катушки). Используют при малых скоростях и большом числе полюсов.
  2. Неявнополюсные – выглядит как круглая болванка, в прорези на которой уложены провода обмоток. Используют при больших скоростях вращения (3000, 1500 об/мин) и малом числе полюсов.

Пуск синхронного двигателя

Особенностью этого вида электрических машин является то, что его нельзя просто подключить к сети и ожидать его запуска. Кроме того, что для работы СД нужен не только источник тока возбуждения, у него и достаточно сложная схема пуска.

Запуск происходит как у асинхронного двигателя, а для создания пускового момента кроме обмотки возбуждения на роторе размещают и дополнительную короткозамкнутую обмотку «беличью клетку». Её еще называют «демпфирующей» обмоткой, потому что она повышает устойчивость при резких перегрузках.

Ток возбуждения в обмотке ротора при пуске отсутствует, а когда он разгоняется до подсинхронной скорости (на 3-5% меньше синхронной), подаётся ток возбуждения, после чего он и ток статора совершает колебания, двигатель входит в синхронизм и выходит на рабочий режим.

Для ограничения пусковых токов мощных машин иногда уменьшают напряжение на зажимах обмоток статора, подключив последовательно автотрансформатор или резисторы.

Пока синхронная машина запускается в асинхронном режиме к обмотке возбуждения подключаются резисторы, сопротивление которых превышает сопротивление самой обмотки в 5 — 10 раз. Это нужно чтобы пульсирующий магнитный поток, возникающий под действием токов, наводимых в обмотке при пуске, не замедлял разгон, а также чтобы не повредить обмотки из-за индуцируемыми в ней ЭДС.

Виды

Видов таких машин очень много, выше была описана конструкция синхронного электродвигателя переменного тока с обмотками возбуждения, как самого распространенного на производстве. Есть и другие типы, такие как:

  • Синхронные двигатели с постоянными магнитами. Это различные электродвигатели, такие как PMSM – permanent magnet synchronous motor, BLDC – Brushless Direct Current и прочие. Отличия, между которыми, состоят в способе управления и форме тока (синусоидальная или трапецивиденая). Их еще называют бесколлекторными или бесщеточными двигателями. Используются в станках, радиоуправляемых моделях, электроинструменте и т.д. Они работают не напрямую от постоянного тока, а через специальный преобразователь.
  • Шаговые двигатели — синхронные бесщеточные двигатели, у которых ротор точно удерживает заданное положение, их используют для позиционирование рабочего инструмента в ЧПУ станках и для управления различными элементами автоматических систем (например, положение дроссельной заслонки в автомобиле). Состоят из статора, в этом случае на нём расположены обмотки возбуждения, и ротора, который выполнен из магнито-мягкого или магнито-твёрдого материала. Конструктивно очень похожи на предыдущие типы.
  • Реактивные.
  • Гистерезисные.
  • Реактивно-гистерезисные.

Последние три типа СД также не имеют щеток, они работают за счет особой конструкции ротора. У реактивных СД различают три их конструкции: поперечно-расслоенный ротор, ротор с явновыраженными полюсами и аксиально-расслоенный ротор. Объяснение принципа их работы достаточно сложно, и займет большой объём, поэтому мы опустим его. Такие электродвигатели на практике вы, скорее всего, встретите нечасто. В основном это маломощные машины, используемые в автоматике.

Сфера применения

Синхронные двигатели стоят дороже чем асинхронные, к тому же требуют дополнительного источника постоянного тока возбуждения – это отчасти снижает ширину области применения этого вида электрических машин. Однако, синхронные электродвигатели используют для привода механизмов, где возможны перегрузки и требуется точное поддерживание стабильных оборотов.

При этом чаще всего используются в области больших мощностей — сотен киловатт и единиц мегаватт, и, при этом, пуск и остановка происходят достаточно редко, то есть машины работают круглосуточно долгое время. Такое применение обусловлено тем, что синхронные машины работают с cosФи приближенном к 1, и могут выдавать реактивную мощность в сеть, в результате чего улучшается коэффициент мощности сети и снижается её потребление, что важно для предприятий.

Преимущества и недостатки

Если говорить простыми словами, то у любой электрической машины есть свои плюсы и минусы. У синхронного двигателя положительными сторонами является:

  1. Работа с cosФи=1, благодаря возбуждению постоянным током, соответственно они не потребляют реактивной мощности из сети.
  2. При работе, с перевозбуждением отдают реактивную мощность в сеть, улучшая коэффициент мощности сети, падение напряжения и потери в ней и повышается КМ генераторов электростанциях.
  3. Максимальный момент, развиваемый на валу СД, пропорционален U, а у АД — U² (квадратичная зависимость от напряжения). Это значит, что у СД хорошая нагрузочная способность и устойчивость работы, которые сохраняются при просадке напряжения в сети.
  4. В следствие всего этого скорость вращения стабильна при перегрузках и просадках, в пределах перегрузочной способности, особенно при повышении тока возбуждения.

Однако существенным недостатком синхронного двигателя является то, что его конструкция сложнее, чем у асинхронных с КЗ-ротором, нужен возбудитель, без которого он не сможет работать. Всё это приводит к большей стоимости по сравнению с асинхронными машинами и сложностями в обслуживании и эксплуатации.

Пожалуй, на этом достоинства и недостатки синхронных электродвигателей заканчиваются. В этой статье мы постарались кратко изложить общие сведения о синхронных электродвигателях. Если у вас есть чем дополнить материал – пишите в комментариях.

Материалы по теме:

Синхронные электродвигатели

Заводы производители синхронных электродвигателей: Элсиб, WEG, VEM, Силовые машины — завод Реостат, ELSIB, Русэлпром

Серии двигателей: ДС, ДСЗ, СД2, СДН, СДНЗ, СДС, СДМ, СДВ, СДП, СДР, IE4, P21R, Wmagnet

 

Применение

Синхронный электродвигатель (СД) – это устройство, работающее в сети переменного тока. У синхронной машины частота вращения ротора соответствует частоте вращения магнитного поля. При выборе электродвигателя необходимо проконсультироваться с заводом производителем. 

СД используются, где пуск и остановка происходят достаточно редко (конвейеры и т.д.), то есть двигатели работают круглосуточно достаточно долгое время. Работа в таких условиях объясняется тем, что синхронные двигатели работают с cos φ приближенном к 1, и могут выдавать реактивную мощность в сеть, в результате чего улучшается коэффициент мощности сети и снижается её потребление, что важно для предприятий.

Синхронные электродвигатели нашли широкое применение в металлургической и металлообрабатывающей промышленности, на объектах нефтедобычи, на насосных станциях городских водоканалов, в целлюлозно­бумажной промышленности и других отраслях.

Применение синхронных двигателей для привода:

  • мощных вентиляторов
  • мельниц
  • конвейеров
  • эксгаустеров
  • компрессоров
  • дробилок

 

Цена на синхронные электродвигатели зависит от типа двигателя, а также от:

  • Параметров мощности
  • Габарита двигателя(высоты оси вращения)
  • Конструктивных особенностей

 

Преимущества синхронных электродвигателей:

  • возможность регулирования реактивного тока
  • скорость вращения стабильна при перегрузках и просадках, в пределах перегрузочной способности
  • устойчивость к колебаниям сетевого напряжения, а также хорошая нагрузочная способность

 

Устройство синхронного двигателя

 

Принцип действия СД основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора, которое обычно создаётся трёхфазным переменным током и постоянного магнитного поля ротора.

Синхронный электродвигатель состоит из двух основных частей:

  • Статора (якорь) – в этой части двигателя расположены обмотки
  • Ротора (индуктор) – в этой части СД устанавливают обмотку возбуждения или постоянные магниты.

Чем отличается синхронный электродвигатель от асинхронного? Главное отличие в роторе двигателя — синхронный двигатель имеет в наличии обмотки на якоре, а асинхронный не имеет.

 

 

Типы синхронных электродвигателей 

  

 

   

устройство, принцип работы, режимы работы, пуск

В качестве устройства преобразования электрической энергии в механическую в промышленности и быту используется синхронный электродвигатель. В сравнении с другими типами электрических машин он получил меньшее распространение, но в отведенных сферах является незаменимым фаворитом. В чем особенность синхронных агрегатов и как их применяют на практике, мы рассмотрим в данной статье.

Устройство

Конструктивно синхронный электродвигатель состоит из неподвижного элемента, подвижной части, обмоток различного назначения, может комплектоваться коллекторным узлом. Далее рассмотрим каждую составляющую синхронного агрегата более детально на рабочем примере (рисунок 1).

Рис. 1. Устройство синхронного электродвигателя
  • Статор или якорь – выполняется из электротехнической стали монолитным или наборным из шихтованного железа. Предназначен для размещения рабочей обмотки, проводит силовые линии электромагнитного поля, формируемого протекающими токами.
  • Обмотка на статоре – изготавливается из медных проводников, в зависимости от типа статора синхронного электродвигателя может выполняться различными методами, способами намотки и расположения проводников. Применяется для подачи напряжения питания и формирования рабочего магнитного потока.  
  • Ротор с обмоткой возбуждения – предназначен для взаимодействия с магнитным полем статора. В результате подачи напряжения на обмотку возбуждения в роторе электродвигателя создается собственное магнитное поле, задающее состояние вращающегося элемента.
  • Вал – используется для передачи вращательного усилия от электродвигателя к подключаемой к нему нагрузке. В большинстве случаев это основание, на котором крепиться шихтовка или полюса ротора, подшипники, кольца, пластины и другие вспомогательные элементы.
  • Контактные кольца – применяются для подачи питания на обмотки ротора, но устанавливаются не во всех моделях синхронных агрегатов. Питание производиться через специальный преобразователь переменного напряжения в постоянное.
  • Корпус – предназначен для защиты от воздействия внешних факторов, обеспечивает синхронному двигателю достаточную прочность и герметичность, в зависимости от условий его эксплуатации.

Принцип работы

В основе работы синхронного электродвигателя лежит взаимодействие магнитного потока, генерируемого рабочими обмотками с постоянным магнитным потоком. Наиболее распространенной моделью синхронной электрической машины является вариант с рабочей обмоткой на статоре и обмоткой возбуждения на роторе.

Рис. 2. Принцип действия синхронного электродвигателя

Как видите на рисунке 2 выше, в обмотку статора подается трехфазное напряжение из сети, которое формирует переменное магнитное поле. На обмотки ротора электродвигателя подано постоянное напряжение, которое индуцирует такой же постоянный магнитный поток у полюсов. Для наглядности рассмотрим процесс на упрощенной модели синхронного агрегата (рисунок 3).

Рис. 3. Принцип формирования потоков в синхронной электрической машине

При подаче питания на фазные витки статора электродвигателя первый пик амплитуды тока и ЭДС взаимоиндукции приходиться на фазу A, затем B и фазу C.

На графике показана периодичность чередования кривых в зависимости от времени:

  • в точке 1 максимальная ЭДС EA формирует максимальный поток, а электродвижущие силы фаз EB и EC равны между собой и противоположны по знаку, они дополняют результирующую силу.
  • в точке 2 пика достигает ЭДС EB, а электродвижущие силы фаз EA и EC становятся равны между собой и противоположны по знаку, они дополняют результирующую силу, в результате чего магнитное поле совершает вращательное движение.
  • в точке 3 максимум приходиться на ЭДС EC, а электродвижущие силы фаз EB и EA вместе дополняют результирующую силу и снова смещают вектор поля по часовой стрелке.

Оборот поля статора происходит в течении периода, а за счет того, что ротор обладает собственным электромагнитным усилием постоянным во времени, то он синхронно следует за движением переменного магнитного поля, вращаясь вокруг заданной оси. В результате такого вращения происходит синхронное движение ротора вслед за сменой амплитуды ЭДС в витках рабочих обмоток, за счет этого явления электродвигатель и получил название синхронного. Наличие отдельного питания отразилось и на схематическом обозначении таких электрических машин (рисунок 4) в соответствии с ГОСТ 2.722-68.

Рис. 4. Схематическое обозначение синхронного электродвигателя

Отличие от асинхронного двигателя

Основным отличием синхронного электродвигателя от асинхронного заключается в принципе преобразования электрической энергии в механическое вращение. У синхронного электродвигателя процесс вращения ротора идентичен вращению рабочего электромагнитного поля, вырабатываемого трехфазной сетью. А вот у асинхронного рабочее поле самостоятельно наводит ЭДС в роторе, которая уже затем вырабатывает собственный поток взаимоиндукции и приводит вал во вращение. В результате чего асинхронные электрические машины получают разность во вращении рабочего поля и нагрузки на валу, что выражается физической величиной – скольжением.

В работе классические модели асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором:

  • плохо переносят перегрузки;
  • имеют сложности пуска со значительным усилием;
  • меняют скорость вращения, в зависимости от нагруженности рабочего органа.

В некоторой степени эти недостатки преодолевает асинхронный двигатель с фазным ротором, но в полной мере избавиться от недостатков получается лишь синхронному агрегату.

Рис. 5. Отличие асинхронного от синхронного электродвигателя

Разновидности

В современной промышленности и бытовых приборах синхронные электродвигатели используются для решения самых разнообразных задач. Как результат, существенно разнятся и их конструктивные особенности. На практике выделяют несколько критериев, по которым разделяются виды синхронных агрегатов. В соответствии с ГОСТ 16264.2-85 могут подразделяться по таким техническим характеристикам:

  • питающему напряжению;
  • частоте рабочего напряжения;
  • количеству оборотов.

В зависимости от способа получения поля ротора выделяют такие типы синхронных электродвигателей:

  • С обмоткой возбуждения на роторе – синхронизирующее усилие создается за счет подачи питания от преобразователя.
  • С магнитным ротором – на валу устанавливается постоянный магнит, выполняющий те же функции, что и обмотка возбуждении, но без необходимости подпитки (см. рисунок 6).
Рис. 6. Синхронный электродвигатель с постоянными магнитами

С реактивным ротором —  конструкция выполнена таким образом, что в его сердечнике происходит преломление магнитных линий, приводящее всю конструкцию в движение (см. рисунок 7). Под воздействием силового поля поперечные и продольные составляющие в роторе не равны за счет чего пластины поворачиваются вслед за полем.

Рис. 7. Пример реактивного ротора

В зависимости от наличия полюсов все синхронные электродвигатели можно подразделить на:

  • явнополюсные – в конструкции четко видны обособленные полюса с обмотками, применяются для малых скоростей;
  • неявнополюсные – полюс не выделяется, такие модели устанавливают для высоких скоростей;

В зависимости от расположения рабочих обмоток различают прямые (на статоре) и обращенные (рабочие обмотки на роторе).

Режимы работы

Большинство электрических машин обладают обратимой функцией, не составляют исключения и синхронные агрегаты. Их также можно использовать в качестве электрического привода или в качестве генератора, вырабатывающего электроэнергию. Оба режима отличаются способом воздействия на электрическую машину – подачу напряжения на рабочие обмотки или приведение в движение ротора за счет механического усилия.

Генераторный режим

Для производства электроэнергии в сеть используются именно синхронные генераторы. В большинстве случаев для этой цели используются электрические машины с фазными обмотками на статоре, что существенно упрощает процесс съема мощности и дальнейшей передачи ее в сеть. Физически генерация происходит при воздействии электромагнитного поля обмотки возбуждения синхронного генератора с обмотками статора. Силовые линии поочередно пересекают фазные витки и наводят в них ЭДС взаимоиндукции, в результате чего на клеммных выводах возникает напряжение.

Частота получаемого напряжения напрямую зависит от скорости вращения вала и вычисляется по формуле:

f = (n*p)/60 ,

где n – скорость вращения вала, измеряемая в оборотах за минуту,  p – количество пар полюсов.

Синхронный компенсатор

В виду физических особенностей синхронного электродвигателя при холостом ходе аппарата он потребляет из сети реактивную мощность, что позволяет существенно улучшить cosφ системы, практически приближая его к 1.На практике режим синхронного компенсатора используется как для улучшения коэффициента мощности, так и для стабилизации параметров напряжения сети.

Двигательный режим

В синхронной машине двигательный режим осуществляется при подаче рабочего трехфазного напряжения на обмотки якоря. После чего электромагнитное поле якоря начинает толкать магнитное поле ротора, и вал приходит во вращение. Однако на практике двигательный режим осуществляется не так просто, так как мощные агрегаты не могут самостоятельно набрать необходимый ресурс скорости. Поэтому во время запуска используют специальные методы и схемы подключения.

Способы пуска и схемы подключения

Для запуска синхронного электродвигателя требуется дополнительное поле, независимое от воздействия сети. В то же время, на стартовом этапе запуск представляет собой асинхронный процесс, пока агрегат не достигнет синхронной скорости.

Рис. 8. Схема пуска синхронного двигателя

 

При подаче напряжения на якорь возникает ток в его обмотках и генерация ЭДС в железе ротора, который обеспечивает асинхронное движение до того момента, пока не начнется питание обмоток возбуждения.

Еще одним распространенным вариантом пуска является использование дополнительных генераторов, которые могут располагаться на валу или устанавливаться отдельно. Такой метод обеспечивает дополнительное стартовое усилие за счет стороннего крутящего момента.

Рис. 9. Генераторный способ пуска синхронного двигателя

Как видите на рисунке 9, начальное вращение мотора М осуществляется за счет генератора G, который призван вывести устройство на подсинхронную скорость. Затем генератор выводится из рабочей цепи путем размыкания контактов КМ или автоматически при установке рабочих характеристик. Дальнейшее поддержание синхронного режима происходит за счет подачи постоянного напряжения в обмотку возбуждения.

Помимо этого на практике используется схема пуска с полупроводниковыми преобразователями. На рисунке 10 приведен способ тиристорного преобразователя и с установкой вращающихся выпрямителей.

Рис. 10. Тиристорная схема пуска синхронного двигателя

В первом случае запуск синхронного электродвигателя характеризуется нулевым напряжением от преобразователя UD. За счет ЭДС скольжения через стабилитроны VD осуществляется открытие тиристоров VS. В цепь обмотки возбуждения вводится резистор R, предназначенный для предотвращения пробоя изоляции. По мере разгона электродвигателя ЭДС скольжения пропорционально снизится и произойдет запирание стабилитронов VD, цепочка заблокируется, и обмотка возбуждения получит питание постоянным напряжением через UD.

Применение

Область применения синхронных электрических машин охватывает производство электрической энергии на электростанциях. По видам генераторы подразделяются на турбинные, дизельные и гидравлические, в зависимости от способа приведения их во вращение.

Также их используют в качестве электродвигателей, которые могут переносить существенные перегрузки в процессе эксплуатации. Такие двигатели устанавливаются на вентиляторах, компрессорах, силовых агрегатах и прочем оборудовании. Отдельная категория электродвигателей применяется в точном оборудовании, где важна синхронизация операций и процессов.

Преимущества и недостатки

К преимуществам такого электродвигателя следует отнести:

  • высокий cosφ, приближающийся по величине к 1, что в значительной мере превосходит асинхронные электродвигатели;
  • более высокая механическая прочность за счет особенностей конструкции электродвигателя;
  • зависимость момента вращения от напряжения линейная, а не квадратичная, поэтому колебания электродвигателя пропорционально снижаются;
  • на валу электродвигателя присутствует постоянная скорость, не зависящая от прикладываемой нагрузки;
  • может применяться для уменьшения реактивной составляющей в сети.

Среди недостатков синхронных электродвигателей выделяют:

  • сложную конструкцию;
  • более сложный пуск;
  • необходимость использования вспомогательных устройств и блоков;
  • такие электродвигатели сложнее регулировать по числу оборотов;
  • ремонт и обслуживание также обойдется дороже, чем асинхронные электродвигатели.

Видео версия

Библиографический список

  1. Ю.А. Макаричев, В.Н. Овсянников «Синхронные машины» 2010
  2. Абрамович Б.Н., Круглый А.А. «Возбуждение, регулирование и устойчивость синхронных двигателей» 1983
  3. Андреева Е.Г., Морозова Н.С. «Синхронные машины» 2015
  4. Глебов И.А. «Проблемы пуска сверхмощных синхронных маши» 1988
  5. Емец В.Ф., Попков А.А., Петров Г.А. «Синхронные электрические машины» 2009
  6. Кислицын А.Л. «Синхронные машины» 2000

Синхронные электродвигатели. Работа и применение. Особенности

Особенностью работы двигателя является равенство скорости вращения ротора и скорости вращения магнитного потока. Поэтому скорость вала двигателя не зависит и не изменяется от величины подключаемой нагрузки. Это достигается за счет того, что индуктор синхронного электродвигателя является электромагнитом, в некоторых случаях постоянным магнитом.

Количество пар полюсов ротора одинаково с числом пар полюсов у движущегося магнитного поля. Взаимное воздействие этих полюсов дает возможность выравнивания скорости ротора. На валу в этот момент может быть любая по величине нагрузка. Она не влияет на скорость вращения индуктора.

Конструктивные особенности и принцип работы

Основными составными частями синхронного электродвигателя являются: статор, который неподвижен, и ротор, иными словами называемый индуктором. Статор имеет другое название – якорь, но от этого его суть не меняется. Эти части двигателя разделены прослойкой воздуха. Между пазами заложена трехфазная обмотка, которая чаще всего имеет соединение по схеме звезды.

Когда двигатель после запуска начал работать, токи якоря образуют движущееся магнитное поле, его вращение дает пересечение поля индуктора. В итоге такой работы двух полей возникает энергия. Магнитное поле статора по своей сути является полем его реакции. В работе генераторов такую энергию получают с помощью индукторов.

Полюсами являются электромагниты статора, работающие на постоянном токе. Статоры синхронных моторов могут выполняться по различным схемам: неявнополюсной, а также явнополюсной. Они отличаются положением полюсов.

Для снижения магнитного сопротивления и оптимизации условий прохода магнитного поля используют сердечники из ферромагнитного материала. Они находятся в роторе и якоре. Производятся они из электротехнической стали, которая содержит большое количество кремния. Это дает возможность снизить вихревые токи и увеличить электрическое сопротивление стали.

Синхронные электродвигатели имеют в своей основе принцип взаимодействия полюсов индуктора и статора. Во время пуска двигатель ускоряется до скорости вращения магнитного потока. Только при таком условии электродвигатель начинает действовать в синхронном режиме. При таком процессе магнитные поля образуют пересечение, возникает вход в синхронизацию.

Долгое время для разгона мотора применяли отдельный пусковой двигатель. Его соединяли механическим путем с синхронным мотором. При запуске ротор мотора ускорялся и достигал синхронной скорости. Далее мотор самостоятельно втягивался в синхронное движение. При выборе мощности пускового мотора руководствовались 15% мощности от номинала разгоняемого двигателя. Этого резерва мощности было достаточно для запуска синхронного двигателя, даже при наличии небольшой нагрузки.

Такой метод разгона более сложный, значительно повышает стоимость оборудования. В современных конструкциях синхронные электродвигатели не имеют такой схемы разгона. Применяют другую систему разгона. Реостатом замыкают обмотки индуктора по аналогии с асинхронным двигателем. Для запуска на ротор монтируют короткозамкнутую обмотку, являющуюся также и успокоительной обмоткой, которая предотвращает раскачивание ротора при синхронизации.

При достижении ротором номинальной скорости, к индуктору подключают постоянный ток. Однако, для пуска моторов с постоянными магнитами не обойтись без применения пусковых внешних двигателей.

В криогенных синхронных электродвигателях применяется обращенная конструкция. В ней якорь и индуктор размещены наоборот, индуктор находится на статоре, а якорь расположен на роторе. У таких машин возбуждающие обмотки состоят из сверхпроводимых материалов.

Достоинства и недостатки

Синхронные двигатели имеют основное преимущество по сравнению с асинхронными моторами тот факт, что возбуждение от постоянного тока внешнего источника дает возможность работы при значительной величине коэффициента мощности. Эта особенность дает возможность увеличить значение коэффициента мощности для общей сети благодаря включению синхронного мотора.

Синхронные электродвигатели имеют и другие достоинства:
  • Электродвигатели синхронного типа работают с повышенным коэффициентом мощности, что создает уменьшение расхода энергии и снижает потери. КПД синхронного мотора выше при той же мощности асинхронного двигателя.
  • Синхронные электродвигатели имеют момент вращения, который прямо зависит от напряжения сети. Поэтому он при уменьшении напряжения сохраняет свою мощность больше асинхронного. Это является фактором надежности подобных конструкций моторов.
Недостатками являются следующие отрицательные моменты:
  • При проведении сравнительного анализа конструкций двух моторов, можно отметить, что синхронные электродвигатели выполнены по более сложной схеме, поэтому их стоимость будет выше.
  • Следующим недостатком для синхронных моторов стала необходимость в источнике тока в виде выпрямителя, либо другого блока питания постоянного тока.
  • Запуск двигателя происходит по сложной схеме.
  • Регулировка скорости вала двигателя возможна только одним способом, с помощью применения частотного преобразователя.

В итоге можно сказать, что все-таки преимущества синхронных двигателей перекрывают недостатки. Поэтому двигатели такого вида широко применяются в технологических процессах, где идет постоянный непрерывный процесс, и не требуется частая остановка и запуск оборудования: на мельничном производстве, в компрессорах, дробилках, насосах и так далее.

Выбор двигателя
К вопросу приобретения синхронного электродвигателя нужно подходить, основываясь на следующие факторы:
  • Условия эксплуатации электродвигателя. По условиям выбирают тип двигателя, который может быть защищенным, открытым или закрытым. А также синхронные электродвигатели отличаются по защите токовых частей от влаги, температуры, агрессивных сред. Для взрывоопасного производства существуют специальные защиты, предотвращающие образование искр в двигателе.
  • Особенности выполнения подключения электродвигателя с потребителем.
Синхронные компенсаторы

Они служат для компенсирования коэффициента мощности в электрической сети и стабилизации номинального значения напряжения в местах подключения нагрузок к двигателю. Нормальным режимом синхронного компенсатора является режим перевозбуждения в момент отдачи в электрическую сеть реактивной мощности.

Такие компенсаторы еще называют генераторами реактивной мощности, так как они предназначены для выполнения такой же задачи, как батареи конденсаторов на подстанциях. Когда мощность нагрузок уменьшается, то часто необходимо действие синхронных компенсаторов в невозбужденном режиме при их потреблении реактивной мощности и индуктивного тока, потому что напряжение в сети старается увеличиться, а для его стабилизации на рабочем уровне нужно нагрузить сеть током индуктивности, который вызывает в сети снижение напряжения питания.

Для таких целей синхронные компенсаторы обеспечиваются регулятором автоматического возбуждения. Регулятор изменяет ток возбуждения таким образом, что напряжение на компенсаторе не изменяется.

Сфера применения

Широкое использование электродвигателей асинхронного типа со значительными недогрузками делает работу станций и энергосистем сложнее, так как уменьшается коэффициент мощности системы, это ведет к незапланированным потерям, к их неполному использованию по активной мощности. В связи с этим появилась необходимость в использовании двигателей синхронного типа, особенно для приводов механизмов значительной мощности.

Если сравнивать синхронные электродвигатели с асинхронными, то достоинством синхронных стала их работа коэффициентом мощности равном 1, благодаря действию возбуждения постоянным током. При этом они не расходуют реактивную мощность из питающей сети, а если работают с перевозбуждением, то даже отдают некоторую величину реактивной мощности для сети.

В итоге коэффициент мощности сети улучшается, и снижаются потери напряжения, увеличивается коэффициент мощности генераторов электростанций. Наибольший момент синхронного электродвигателя прямо зависит от напряжения, а у синхронного электромотора – от квадрата напряжения.

Поэтому, при уменьшении напряжения синхронный электромотор имеет по-прежнему значительную нагрузочную способность. Также, применение возможности повышения возбуждающего тока синхронных моторов дает возможность повышать их надежность эксплуатации при внезапных снижениях напряжения, и оптимизировать в таких случаях работу всей энергосистемы.

Из-за большой величины воздушного промежутка дополнительные потери в стальных сердечниках и в роторе синхронных моторов меньше, чем у двигателей асинхронного вида. Поэтому КПД синхронных моторов чаще бывает больше.

Однако устройство синхронных моторов намного сложнее, а также необходим возбудитель или другое устройство питания возбуждения. Поэтому синхронные моторы имеют более высокую стоимость по сравнению с асинхронными с короткозамкнутым ротором.

Запуск и регулировка скорости у синхронных электродвигателей имеет свои сложности. Но при больших мощностях их преимущества превосходят недостатки. Поэтому они применяются во многих местах, где не нужны частые пуски, остановки оборудования, а также нет необходимости в регулировки оборотов двигателя с приводом механизмов насосов, компрессоров, мельниц и т.д.

Похожие темы:

Энергоэффективный синхронный двигатель с постоянными магнитами Dyneo

Dyneo это новая серия синхронных двигателей с постоянными магнитами, обладающих высоким КПД, повышенными скоростями вращения и относительно широким диапазоном мощностей.

Серия представлена моделями: LSRPM – c алюминиевым корпусом с IP55 для общепромышленных применений; PLSRPM – со стальным корпусом с IP23 для применений, где требуется высокая удельная мощность.

За счет использования постоянных магнитов в роторе, в нем отсутствуют потери, что влечет к увеличению КПД на 2-4 пункта по сравнению со стандартным асинхронным двигателем аналогичной мощности. При этом, в отличие от асинхронного двигателя, КПД остается постоянным на всем диапазоне регулирования скорости.

Поскольку данная серия предназначена для использования в составе частотно-регулируемого электропривода, инженерами LeroySomer проведена большая работа по адаптации двигателей Dyneo к использованию с преобразователями частоты Emerson серий Unidrive M, Powerdrive MD2 и Powerdrive FX. Благодаря этому достигается превосходная точность регулирования скорости и момента приводного двигателя, в сочетании с высочайшей надежностью.

Основные параметры двигателей Dyneo:

LSRPM PLSRPM
Номинальная мощность 6,9…350 кВт 325…390 кВт
Номинальное напряжение 400В/50Гц
Номинальная скорость вращения 750, 900, 1500, 1800, 2400, 3000, 3600, 4500 и 5500 об/мин 3600 об/мин
Номинальный момент 12…1393 Нм 862…1035 Нм
Типоразмер(высота оси вращения, мм) 90…315 315
Класс изоляции F(155°С)
Степень защиты IP55 IP23
Метод охлаждения IC 411, IC410 и IC416A IC 411 и IC416A
Монтажное исполнение IM1001, IM1031, IM1051, IM1061, IM1071, IM1011, IM3001, IM3011, IM3031, IM2001, IM2011, IM2031, IM3601, IM3611, IM3631, IM2101, IM2111, IM2131, IM1201, IM9101
Датчик скорости Абсолютный/инкрементальный энкодер
Дополнительные элементы Комплектная поставка с редуктором, ATEX комплектация, электромагнитный тормоз, антиконденсатные ТЭНы, датчики температуры в обмотках стотора и подшипниковых щитах, усиленная изоляция обмоток статора, модификация размеров фланца и диаметра выходного вала, усиленные подшипники, улучшенная балансировка, адаптация клеммной коробки, защитyые покрытия корпуса двигателя, и др.
Температуры окружающей среды и высота над уровнем моря от -16°С до +40°С и до 1000 м
Цвет RAL3005(вишневый) RAL3005(вишневый)

Основные технические данные двигателей Dyneo:

Тип Р, кВт Мн, Нм I, А ƞ, % Мп/Мн Масса, кг
5500 об/мин
LSRPM 90SL 6,9 12 12,7 93,5 1,37 14
LSRPM 90L 8,6 14,9 15,2 94 1,37 17
LSRPM 100L 10,4 18 19 94 1,37 19
LSRPM 100L 12,1 21 22 94,5 1,37 24
LSRPM 100L 13,8 24 25 94,5 1,37 26
LSRPM 132M 18,6 32 35 94 1,37 40
LSRPM 132M 23 40 44 94 1,37 44
LSRPM 132M 27 47 52 94,5 1,37 49
LSRPM 160MP 35 62 67 94,5 1,37 60
LSRPM 160MP 44 76 82 95 1,37 69
LSRPM 160LR 52 90 97 95 1,37 79
LSRPM 200L1 70 122 140 95,2 1,37 138
LSRPM 200L1 85 148 180 95,4 1,37 148
LSRPM 200L1 100 174 210 95,8 1,37 153
LSRPM 200L2 140 243 265 96,6 1,37 180
4500 об/мин
LSRPM 90SL 6,8 15 12,6 93,5 1,37 14
LSRPM 90L 8,5 18 15,2 94 1,37 17
LSRPM 100L 10,2 22 18,8 94 1,37 19
LSRPM 100L 12 25 22 94,5 1,37 24
LSRPM 100L 13,7 29 25 94,5 1,37 26
LSRPM 132M 18,6 39 35 94,5 1,37 40
LSRPM 132M 23 49 44 94,5 1,37 44
LSRPM 132M 27 58 51 95 1,37 49
LSRPM 160MP 35 75 67 95 1,37 60
LSRPM 160MP 44 93 81 95,5 1,37 69
LSRPM 160LR 52 110 97 95,5 1,37 79
LSRPM 200L1 65 138 130 95,3 1,37 138
LSRPM 200L1 80 170 160 95,7 1,37 148
LSRPM 200L1 100 212 200 96,2 1,37 168
LSRPM 200L2 120 255 230 96,4 1,37 185
LSRPM 200LU2 135 287 270 96,5 1,37 195
LSRPM 225SR2 150 318 277 96,6 1,37 225
LSRPM 250SE 170 361 310 96,5 1,37 310
3600 об/мин
LSRPM 90SL 6,4 17 11,9 93 1,38 14
LSRPM 90L 8 21 14,8 93,5 1,35 17
LSRPM 100L 9,6 26 17,6 94 1,37 19
LSRPM 100L 11,2 30 21 94 1,37 24
LSRPM 100L 12,8 34 23 94,5 1,37 26
LSRPM 132M 17,6 47 33 94,5 1,37 40
LSRPM 132M 22 58 39 94,5 1,37 44
LSRPM 132M 26 69 48 95 1,37 49
LSRPM 160MP 34 89 63 95 1,37 60
LSRPM 160MP 41 110 77 95,5 1,37 69
LSRPM 160LR 49 130 91 95,5 1,28 79
LSRPM 200L 50 133 110 95,5 1,37 135
LSRPM 200L1 70 186 140 96 1,37 153
LSRPM 200L1 85 225 157 96,4 1,37 178
LSRPM 200LU2 115 305 220 96,8 1,37 195
LSRPM 225SG 132 350 250 96,8 1,37 250
LSRPM 250SE1 165 438 330 96,9 1,37 268
LSRPM 250SE1 190 504 350 97,1 1,37 288
LSRPM 280SD1 240 637 430 97,1 1,37 383
LSRPM 280MK1 270 716 480 97,2 1,37 620
PLSRPM 315LD 325 862 575 97,3 1,37 735
PLSRPM 315LD 350 928 660 97,4 1,37 760
PLSRPM 315LD 390 1035 715 97,5 1,37 800
3000 об/мин
LSRPM 90SL 5,8 19 11 91,5 1,37 14
LSRPM 90L 7,3 23 13,5 93 1,37 17
LSRPM 100L 8,7 28 16,2 93 1,37 19
LSRPM 100L 10,2 32 18,8 93,5 1,37 24
LSRPM 100L 11,6 37 21 93,5 1,37 26
LSRPM 132M 15,8 50 30 93 1,37 40
LSRPM 132M 19,7 63 38 93,5 1,37 44
LSRPM 132M 23 74 44 94 1,37 49
LSRPM 160MP 30 96 57 94,5 1,37 60
LSRPM 160MP 37 118 68 95 1,37 69
LSRPM 160LR 44 140 82 95 1,37 79
LSRPM 200L 50 159 112 95,5 1,37 135
LSRPM 200L1 65 207 126 96 1,37 153
LSRPM 200L1 85 271 164 96,5 1,37 178
LSRPM 225ST2 110 350 215 96,6 1,37 195
LSRPM 250SE 145 462 285 97,1 1,37 265
LSRPM 250ME1 170 541 338 97,2 1,37 288
LSRPM 280SC1 200 637 365 97,3 1,37 333
LSRPM 280SD1 220 700 400 97,4 1,37 383
LSRPM 280MK1 260 828 470 97,4 1,37 620
LSRPM 280MK1 290 923 530 97,4 1,37 620
LSRPM 315SP1 320 1019 590 97,5 1,37 670
PLSRPM315LD 340 1082 630 97,5 1,37 800
2400 об/мин
LSRPM 90SL 4,8 19 9,1 90,5 1,37 14
LSRPM 90L 6 24 10,9 91,5 1,2 17
LSRPM 100L 7,2 29 13,4 92 1,37 19
LSRPM 100L 8,4 33 15,2 92,5 1,37 24
LSRPM 100L 9,5 38 17,7 93 1,37 26
LSRPM 132M 13,1 52 25 92,5 1,37 40
LSRPM 132M 16,3 65 31 93 1,37 44
LSRPM 132M 19,2 76 37 93,5 1,37 49
LSRPM 160MP 25 99 47 94 1,37 60
LSRPM 160MP 31 122 58 94,5 1,37 69
LSRPM 160LR 36 145 69 94,5 1,37 79
LSRPM 200L 37,5 149 81 95 1,37 135
LSRPM 200L 50 199 110 95,4 1,37 150
LSRPM 200L1 65 259 137 95,9 1,37 168
LSRPM 200L1 80 318 160 96,6 1,37 183
LSRPM 225MR1 100 398 200 96,9 1,37 218
LSRPM 250SE 125 497 235 97,2 1,37 285
LSRPM 250ME 150 597 285 97,3 1,37 310
LSRPM 280SD1 190 756 350 97,5 1,37 383
LSRPM 280MK1 230 915 429 97,4 1,37 591
LSRPM 315SP1 285 1134 509 97,6 1,37 675
LSRPM 315SR1 310 1233 565 97,7 1,37 715
LSRPM 315MR1 350 1393 645 97,5 1,21 720
1800 об/мин
LSRPM 90SL 3,6 19 6,9 89 1,37 14
LSRPM 90L 4,5 24 8,5 90,5 1,37 17
LSRPM 100L 5,4 29 10,2 91 1,37 19
LSRPM 100L 6,3 33 11,8 91,5 1,37 24
LSRPM 100L 7,2 38 13,4 92 1,37 26
LSRPM 132M 9,8 52 19 92 1,37 40
LSRPM 132M 12,3 65 24 92,5 1,37 44
LSRPM 132M 14,4 76 28 93 1,37 49
LSRPM 160MP 18,7 99 36 93,5 1,37 60
LSRPM 160MP 23 122 43 94 1,37 69
LSRPM 160LR 27,3 145 52 94 1,37 79
LSRPM 200L 33 175 79 94 1,37 135
LSRPM 200L 40 212 82,5 94,8 1,37 150
LSRPM 200L 55 292 115 95,7 1,37 165
LSRPM 225ST1 70 371 143 96,1 1,37 193
LSRPM 225MR1 85 451 172 96 1,37 223
LSRPM 250ME 100 531 204 96,1 1,37 285
LSRPM 280SC 125 663 248 96,3 1,37 330
LSRPM 280SD 150 796 295 96,4 1,37 380
LSRPM 280MK1 175 928 330 96,5 1,37 568
LSRPM 315SP1 195 1035 370 96,7 1,37 635
LSRPM 315MR1 230 1220 425 96,9 1,37 720
1500 об/мин
LSRPM 90SL 3 19 5,9 87 1,37 14
LSRPM 90L 3,7 24 7,2 89 1,37 17
LSRPM 100L 4,5 29 8,6 90 1,37 19
LSRPM 100L 5,2 33 9,9 91 1,37 24
LSRPM 100L 6 38 10,9 91,5 1,37 26
LSRPM 132M 8,2 52 16 91 1,37 40
LSRPM 132M 10,2 65 19,9 91,5 1,37 44
LSRPM 132M 12 76 23 92 1,37 49
LSRPM 160MP 15,6 99 30 92,5 1,37 60
LSRPM 160MP 19,2 122 37 93 1,37 69
LSRPM 160LR 22,8 145 43 93,5 1,37 79
LSRPM 200L 25 159 56 94 1,37 135
LSRPM 200L 33 210 75 94,6 1,37 150
LSRPM 200L 40 255 83 95,2 1,37 165
LSRPM 200LU 55 350 110 95,5 1,37 190
LSRPM 225MR1 70 446 142 95,7 1,37 223
LSRPM 250ME 85 541 175 95,6 1,37 285
LSRPM 280SC 105 668 215 96,3 1,37 330
LSRPM 280SD 125 796 245 96,4 1,37 380
LSRPM 280MK1 145 923 285 96,3 1,37 568
LSRPM 315SP1 175 1114 350 96,5 1,37 635
LSRPM 315MR1 220 1401 430 96,7 1,37 720
900 об/мин
LSRPM 90SL 1,8 19 3,8 82 1,37 14
LSRPM 90L 2,2 24 4,6 84 1,41 17
LSRPM 100L 2,7 29 5,4 85 1,36 19
LSRPM 100L 3,1 33 6,2 87 1,37 24
LSRPM 100L 3,6 38 6,9 88 1,37 26
LSRPM 132M 4,9 52 9,9 88 1,37 40
LSRPM 132M 6,1 65 12,3 89 1,37 44
LSRPM 132M 7,2 76 14,3 90 1,37 49
LSRPM 160MP 9,4 99 18,4 90,5 1,47 60
LSRPM 160MP 11,5 122 23 91 1,37 69
LSRPM 160LR 13,7 145 27 91 1,37 79
LSRPM 200L 15 159 38 90,6 1,37 135
LSRPM 200L 20 212 43 91,6 1,37 150
LSRPM 200L 25 265 52 92,3 1,37 165
LSRPM 200LU 33 350 70 92,9 1,37 190
LSRPM 250SE 40 424 79 95,5 1,37 250
LSRPM 250ME 50 531 98 95,8 1,37 285
LSRPM 280SD 60 637 120 96,2 1,37 350
LSRPM 280SD 75 796 140 96 1,37 380
LSRPM 280MK1 85 902 170 95,9 1,37 545
LSRPM 315SP1 100 1061 190 96,2 1,37 625
LSRPM 315MR1 130 1379 275 96,6 1,37 715
750 об/мин
LSRPM 90SL 1,4 18 3 80 1,2 14
LSRPM 90L 1,8 23 3,7 83 1,2 17
LSRPM 100L 2,1 27 4,4 84 1,2 19
LSRPM 100L 2,5 32 5 85 1,2 24
LSRPM 100L 2,8 36 5,7 86 1,2 26
LSRPM 132M 4,1 52 8,5 86 1,2 40
LSRPM 132M 5,1 65 10,5 87 1,2 44
LSRPM 132M 6 76 12,2 88 1,2 49
LSRPM 160MP 7,8 99 15,6 89 1,2 60
LSRPM 160MP 9,6 122 19 90 1,2 69
LSRPM 160LR 10,8 138 21 90,5 1,2 79
LSRPM 200L 12,5 159 32 89,5 1,2 135
LSRPM 200L 16 204 35 90,8 1,2 150
LSRPM 200L 21 267 44 91,4 1,2 165
LSRPM 200LU 26 337 57 92,2 1,2 190
LSRPM 250SE 33 420 65 94,8 1,2 250
LSRPM 250SE 40 509 80 95,3 1,2 285
LSRPM 280SD 55 700 107 95,5 1,2 350
LSRPM 280MD 70 891 142 95,6 1,2 380
LSRPM 315SP1 85 1082 171 95,9 1,2 625
LSRPM 315MR1 110 1401 215 96,3 1,2 715

Dyneo это новая серия синхронных двигателей с постоянными магнитами, обладающих высоким КПД, повышенными скоростями вращения и относительно широким диапазоном мощностей.

Серия представлена моделями: LSRPM – c алюминиевым корпусом с IP55 для общепромышленных применений; PLSRPM – со стальным корпусом с IP23 для применений, где требуется высокая удельная мощность.

За счет использования постоянных магнитов в роторе, в нем отсутствуют потери, что влечет к увеличению КПД на 2-4 пункта по сравнению со стандартным асинхронным двигателем аналогичной мощности. При этом, в отличие от асинхронного двигателя, КПД остается постоянным на всем диапазоне регулирования скорости.

Поскольку данная серия предназначена для использования в составе частотно-регулируемого электропривода, инженерами LeroySomer проведена большая работа по адаптации двигателей Dyneo к использованию с преобразователями частоты Emerson серий Unidrive M, Powerdrive MD2 и Powerdrive FX. Благодаря этому достигается превосходная точность регулирования скорости и момента приводного двигателя, в сочетании с высочайшей надежностью.

Основные параметры двигателей Dyneo:

LSRPM PLSRPM
Номинальная мощность 6,9…350 кВт 325…390 кВт
Номинальное напряжение 400В/50Гц
Номинальная скорость вращения 750, 900, 1500, 1800, 2400, 3000, 3600, 4500 и 5500 об/мин 3600 об/мин
Номинальный момент 12…1393 Нм 862…1035 Нм
Типоразмер(высота оси вращения, мм) 90…315 315
Класс изоляции F(155°С)
Степень защиты IP55 IP23
Метод охлаждения IC 411, IC410 и IC416A IC 411 и IC416A
Монтажное исполнение IM1001, IM1031, IM1051, IM1061, IM1071, IM1011, IM3001, IM3011, IM3031, IM2001, IM2011, IM2031, IM3601, IM3611, IM3631, IM2101, IM2111, IM2131, IM1201, IM9101
Датчик скорости Абсолютный/инкрементальный энкодер
Дополнительные элементы Комплектная поставка с редуктором, ATEX комплектация, электромагнитный тормоз, антиконденсатные ТЭНы, датчики температуры в обмотках стотора и подшипниковых щитах, усиленная изоляция обмоток статора, модификация размеров фланца и диаметра выходного вала, усиленные подшипники, улучшенная балансировка, адаптация клеммной коробки, защитyые покрытия корпуса двигателя, и др.
Температуры окружающей среды и высота над уровнем моря от -16°С до +40°С и до 1000 м
Цвет RAL3005(вишневый) RAL3005(вишневый)

Основные технические данные двигателей Dyneo:

Тип Р, кВт Мн, Нм I, А ƞ, % Мп/Мн Масса, кг
5500 об/мин
LSRPM 90SL 6,9 12 12,7 93,5 1,37 14
LSRPM 90L 8,6 14,9 15,2 94 1,37 17
LSRPM 100L 10,4 18 19 94 1,37 19
LSRPM 100L 12,1 21 22 94,5 1,37 24
LSRPM 100L 13,8 24 25 94,5 1,37 26
LSRPM 132M 18,6 32 35 94 1,37 40
LSRPM 132M 23 40 44 94 1,37 44
LSRPM 132M 27 47 52 94,5 1,37 49
LSRPM 160MP 35 62 67 94,5 1,37 60
LSRPM 160MP 44 76 82 95 1,37 69
LSRPM 160LR 52 90 97 95 1,37 79
LSRPM 200L1 70 122 140 95,2 1,37 138
LSRPM 200L1 85 148 180 95,4 1,37 148
LSRPM 200L1 100 174 210 95,8 1,37 153
LSRPM 200L2 140 243 265 96,6 1,37 180
4500 об/мин
LSRPM 90SL 6,8 15 12,6 93,5 1,37 14
LSRPM 90L 8,5 18 15,2 94 1,37 17
LSRPM 100L 10,2 22 18,8 94 1,37 19
LSRPM 100L 12 25 22 94,5 1,37 24
LSRPM 100L 13,7 29 25 94,5 1,37 26
LSRPM 132M 18,6 39 35 94,5 1,37 40
LSRPM 132M 23 49 44 94,5 1,37 44
LSRPM 132M 27 58 51 95 1,37 49
LSRPM 160MP 35 75 67 95 1,37 60
LSRPM 160MP 44 93 81 95,5 1,37 69
LSRPM 160LR 52 110 97 95,5 1,37 79
LSRPM 200L1 65 138 130 95,3 1,37 138
LSRPM 200L1 80 170 160 95,7 1,37 148
LSRPM 200L1 100 212 200 96,2 1,37 168
LSRPM 200L2 120 255 230 96,4 1,37 185
LSRPM 200LU2 135 287 270 96,5 1,37 195
LSRPM 225SR2 150 318 277 96,6 1,37 225
LSRPM 250SE 170 361 310 96,5 1,37 310
3600 об/мин
LSRPM 90SL 6,4 17 11,9 93 1,38 14
LSRPM 90L 8 21 14,8 93,5 1,35 17
LSRPM 100L 9,6 26 17,6 94 1,37 19
LSRPM 100L 11,2 30 21 94 1,37 24
LSRPM 100L 12,8 34 23 94,5 1,37 26
LSRPM 132M 17,6 47 33 94,5 1,37 40
LSRPM 132M 22 58 39 94,5 1,37 44
LSRPM 132M 26 69 48 95 1,37 49
LSRPM 160MP 34 89 63 95 1,37 60
LSRPM 160MP 41 110 77 95,5 1,37 69
LSRPM 160LR 49 130 91 95,5 1,28 79
LSRPM 200L 50 133 110 95,5 1,37 135
LSRPM 200L1 70 186 140 96 1,37 153
LSRPM 200L1 85 225 157 96,4 1,37 178
LSRPM 200LU2 115 305 220 96,8 1,37 195
LSRPM 225SG 132 350 250 96,8 1,37 250
LSRPM 250SE1 165 438 330 96,9 1,37 268
LSRPM 250SE1 190 504 350 97,1 1,37 288
LSRPM 280SD1 240 637 430 97,1 1,37 383
LSRPM 280MK1 270 716 480 97,2 1,37 620
PLSRPM 315LD 325 862 575 97,3 1,37 735
PLSRPM 315LD 350 928 660 97,4 1,37 760
PLSRPM 315LD 390 1035 715 97,5 1,37 800
3000 об/мин
LSRPM 90SL 5,8 19 11 91,5 1,37 14
LSRPM 90L 7,3 23 13,5 93 1,37 17
LSRPM 100L 8,7 28 16,2 93 1,37 19
LSRPM 100L 10,2 32 18,8 93,5 1,37 24
LSRPM 100L 11,6 37 21 93,5 1,37 26
LSRPM 132M 15,8 50 30 93 1,37 40
LSRPM 132M 19,7 63 38 93,5 1,37 44
LSRPM 132M 23 74 44 94 1,37 49
LSRPM 160MP 30 96 57 94,5 1,37 60
LSRPM 160MP 37 118 68 95 1,37 69
LSRPM 160LR 44 140 82 95 1,37 79
LSRPM 200L 50 159 112 95,5 1,37 135
LSRPM 200L1 65 207 126 96 1,37 153
LSRPM 200L1 85 271 164 96,5 1,37 178
LSRPM 225ST2 110 350 215 96,6 1,37 195
LSRPM 250SE 145 462 285 97,1 1,37 265
LSRPM 250ME1 170 541 338 97,2 1,37 288
LSRPM 280SC1 200 637 365 97,3 1,37 333
LSRPM 280SD1 220 700 400 97,4 1,37 383
LSRPM 280MK1 260 828 470 97,4 1,37 620
LSRPM 280MK1 290 923 530 97,4 1,37 620
LSRPM 315SP1 320 1019 590 97,5 1,37 670
PLSRPM315LD 340 1082 630 97,5 1,37 800
2400 об/мин
LSRPM 90SL 4,8 19 9,1 90,5 1,37 14
LSRPM 90L 6 24 10,9 91,5 1,2 17
LSRPM 100L 7,2 29 13,4 92 1,37 19
LSRPM 100L 8,4 33 15,2 92,5 1,37 24
LSRPM 100L 9,5 38 17,7 93 1,37 26
LSRPM 132M 13,1 52 25 92,5 1,37 40
LSRPM 132M 16,3 65 31 93 1,37 44
LSRPM 132M 19,2 76 37 93,5 1,37 49
LSRPM 160MP 25 99 47 94 1,37 60
LSRPM 160MP 31 122 58 94,5 1,37 69
LSRPM 160LR 36 145 69 94,5 1,37 79
LSRPM 200L 37,5 149 81 95 1,37 135
LSRPM 200L 50 199 110 95,4 1,37 150
LSRPM 200L1 65 259 137 95,9 1,37 168
LSRPM 200L1 80 318 160 96,6 1,37 183
LSRPM 225MR1 100 398 200 96,9 1,37 218
LSRPM 250SE 125 497 235 97,2 1,37 285
LSRPM 250ME 150 597 285 97,3 1,37 310
LSRPM 280SD1 190 756 350 97,5 1,37 383
LSRPM 280MK1 230 915 429 97,4 1,37 591
LSRPM 315SP1 285 1134 509 97,6 1,37 675
LSRPM 315SR1 310 1233 565 97,7 1,37 715
LSRPM 315MR1 350 1393 645 97,5 1,21 720
1800 об/мин
LSRPM 90SL 3,6 19 6,9 89 1,37 14
LSRPM 90L 4,5 24 8,5 90,5 1,37 17
LSRPM 100L 5,4 29 10,2 91 1,37 19
LSRPM 100L 6,3 33 11,8 91,5 1,37 24
LSRPM 100L 7,2 38 13,4 92 1,37 26
LSRPM 132M 9,8 52 19 92 1,37 40
LSRPM 132M 12,3 65 24 92,5 1,37 44
LSRPM 132M 14,4 76 28 93 1,37 49
LSRPM 160MP 18,7 99 36 93,5 1,37 60
LSRPM 160MP 23 122 43 94 1,37 69
LSRPM 160LR 27,3 145 52 94 1,37 79
LSRPM 200L 33 175 79 94 1,37 135
LSRPM 200L 40 212 82,5 94,8 1,37 150
LSRPM 200L 55 292 115 95,7 1,37 165
LSRPM 225ST1 70 371 143 96,1 1,37 193
LSRPM 225MR1 85 451 172 96 1,37 223
LSRPM 250ME 100 531 204 96,1 1,37 285
LSRPM 280SC 125 663 248 96,3 1,37 330
LSRPM 280SD 150 796 295 96,4 1,37 380
LSRPM 280MK1 175 928 330 96,5 1,37 568
LSRPM 315SP1 195 1035 370 96,7 1,37 635
LSRPM 315MR1 230 1220 425 96,9 1,37 720
1500 об/мин
LSRPM 90SL 3 19 5,9 87 1,37 14
LSRPM 90L 3,7 24 7,2 89 1,37 17
LSRPM 100L 4,5 29 8,6 90 1,37 19
LSRPM 100L 5,2 33 9,9 91 1,37 24
LSRPM 100L 6 38 10,9 91,5 1,37 26
LSRPM 132M 8,2 52 16 91 1,37 40
LSRPM 132M 10,2 65 19,9 91,5 1,37 44
LSRPM 132M 12 76 23 92 1,37 49
LSRPM 160MP 15,6 99 30 92,5 1,37 60
LSRPM 160MP 19,2 122 37 93 1,37 69
LSRPM 160LR 22,8 145 43 93,5 1,37 79
LSRPM 200L 25 159 56 94 1,37 135
LSRPM 200L 33 210 75 94,6 1,37 150
LSRPM 200L 40 255 83 95,2 1,37 165
LSRPM 200LU 55 350 110 95,5 1,37 190
LSRPM 225MR1 70 446 142 95,7 1,37 223
LSRPM 250ME 85 541 175 95,6 1,37 285
LSRPM 280SC 105 668 215 96,3 1,37 330
LSRPM 280SD 125 796 245 96,4 1,37 380
LSRPM 280MK1 145 923 285 96,3 1,37 568
LSRPM 315SP1 175 1114 350 96,5 1,37 635
LSRPM 315MR1 220 1401 430 96,7 1,37 720
900 об/мин
LSRPM 90SL 1,8 19 3,8 82 1,37 14
LSRPM 90L 2,2 24 4,6 84 1,41 17
LSRPM 100L 2,7 29 5,4 85 1,36 19
LSRPM 100L 3,1 33 6,2 87 1,37 24
LSRPM 100L 3,6 38 6,9 88 1,37 26
LSRPM 132M 4,9 52 9,9 88 1,37 40
LSRPM 132M 6,1 65 12,3 89 1,37 44
LSRPM 132M 7,2 76 14,3 90 1,37 49
LSRPM 160MP 9,4 99 18,4 90,5 1,47 60
LSRPM 160MP 11,5 122 23 91 1,37 69
LSRPM 160LR 13,7 145 27 91 1,37 79
LSRPM 200L 15 159 38 90,6 1,37 135
LSRPM 200L 20 212 43 91,6 1,37 150
LSRPM 200L 25 265 52 92,3 1,37 165
LSRPM 200LU 33 350 70 92,9 1,37 190
LSRPM 250SE 40 424 79 95,5 1,37 250
LSRPM 250ME 50 531 98 95,8 1,37 285
LSRPM 280SD 60 637 120 96,2 1,37 350
LSRPM 280SD 75 796 140 96 1,37 380
LSRPM 280MK1 85 902 170 95,9 1,37 545
LSRPM 315SP1 100 1061 190 96,2 1,37 625
LSRPM 315MR1 130 1379 275 96,6 1,37 715
750 об/мин
LSRPM 90SL 1,4 18 3 80 1,2 14
LSRPM 90L 1,8 23 3,7 83 1,2 17
LSRPM 100L 2,1 27 4,4 84 1,2 19
LSRPM 100L 2,5 32 5 85 1,2 24
LSRPM 100L 2,8 36 5,7 86 1,2 26
LSRPM 132M 4,1 52 8,5 86 1,2 40
LSRPM 132M 5,1 65 10,5 87 1,2 44
LSRPM 132M 6 76 12,2 88 1,2 49
LSRPM 160MP 7,8 99 15,6 89 1,2 60
LSRPM 160MP 9,6 122 19 90 1,2 69
LSRPM 160LR 10,8 138 21 90,5 1,2 79
LSRPM 200L 12,5 159 32 89,5 1,2 135
LSRPM 200L 16 204 35 90,8 1,2 150
LSRPM 200L 21 267 44 91,4 1,2 165
LSRPM 200LU 26 337 57 92,2 1,2 190
LSRPM 250SE 33 420 65 94,8 1,2 250
LSRPM 250SE 40 509 80 95,3 1,2 285
LSRPM 280SD 55 700 107 95,5 1,2 350
LSRPM 280MD 70 891 142 95,6 1,2 380
LSRPM 315SP1 85 1082 171 95,9 1,2 625
LSRPM 315MR1 110 1401 215 96,3 1,2 715
  • Помощь в подборе оборудования и консультация по его применению
  • Широчайший спектр электрооборудования и автоматики
  • Гарантийное и послегарантийное обслуживание
  • Гибкая ценовая политика и выгодные условия оплаты

Синхронный электродвигатель

Синхронный электродвигатель характеризуется тем, что в нем имеется постоянная частота вращения, поэтому он используется, прежде всего, на тех предприятиях, где нет необходимости в постоянном контроле частоте или частота должна сохраняться постоянной в процессе любых работ. Кроме этого, синхронные электродвигатели обладают достаточно большой мощностью, примерно в 50-100 кВт, поэтому часто применяются на различных металлургических заводах, в шахтах и на других предприятиях, где нужно привести в действие и наладить качественную работу насосов и компрессоров.

Устройство электродвигателя

Главным преимуществом любого синхронного двигателя считается возможность его работы с опережающим током статора, что приводит к тому, что прибор помогает улучшить показатели коэффициента мощности предприятия.

  • Любой синхронный электродвигатель состоит из неподвижного статора, а также вращающегося с определенной периодичностью ротора.
  • В пазах статора размещается обмотка переменного тока, которая питается от сети, а в роторе двигателя расположена обмотка постоянного тока.
  • Основными элементами прибора являются: корпус, сердечник статора, обмотка, ротор, вентилятор, выводы обмотки статора, контактные кольца, возбудитель, а также щетки. 
  • Чаще всего ротор любых синхронных двигателей изготовлен с явно выраженными и неявно выраженными полюсами.

Принцип работы синхронных двигателей

Работа данного типа двигателей характеризуется, в первую очередь, вращением ротора только с определенной синхронной частотой. В таком моторе крутящий момент на валу образуется вследствие взаимодействия вращающегося магнитного поля с постоянным полем. Для пуска прибора на производствах и в быту используют генераторы, передающие постоянный ток, а также тиристорные выпрямители, которые обеспечивают надежность работы.

Синхронные электродвигатели, обладающие малой мощностью, иногда возбуждают с помощью постоянных магнитов или реактивным током статора. Приобрести синхронные электродвигатели Вы можете в нашей компании. Если у Вас возникли сложности, проконсультируйтесь с нашими специалистами по тел. (495) 668 32 90.

Просмотров: 1834

Дата: Воскресенье, 19 Январь 2014

Синхронные двигатели: применение и принцип работы

Что такое синхронный двигатель?

Синхронный двигатель (сокращение от синхронный электродвигатель) представляет собой двигатель переменного тока, в котором вращение ротора (или вала) синхронизировано с частотой питающего тока. То есть период вращения ротора равен вращающемуся полю машины, внутри которой он находится.

Давайте сделаем шаг назад и определим, что такое электрический двигатель.

Электрические двигатели представляют собой электромеханические устройства, преобразующие электрическую энергию в механическую.В зависимости от типа входа мы классифицировали его на однофазные и трехфазные двигатели.

Наиболее распространенным типом трехфазных двигателей являются синхронные двигатели , и асинхронные двигатели. При размещении трехфазных электрических проводников в определенных геометрических положениях (т.е. под определенным углом друг к другу) возникает электрическое поле. Вращающееся магнитное поле вращается с определенной скоростью, известной как синхронная скорость .

Если в этом вращающемся магнитном поле присутствует электромагнит, электромагнит магнитно блокируется этим вращающимся магнитным полем и вращается с той же скоростью, что и вращающееся поле.

Отсюда и происходит термин синхронный двигатель , поскольку скорость ротора двигателя такая же, как и вращающееся магнитное поле.

Это двигатель с фиксированной скоростью, поскольку он имеет только одну скорость — синхронную. Эта скорость синхронизирована с частотой сети. Синхронная скорость определяется как:

Где:

  • N= Синхронная скорость ( в об/мин – т.е. число оборотов в минуту )
  • f = Частота питания ( в Гц )
  • p = Количество Полюсов

Конструкция синхронного двигателя

Обычно его конструкция почти аналогична конструкции трехфазного асинхронного двигателя, за исключением того факта, что здесь мы подаем постоянный ток на ротор, причину которого мы объясним позже.

Теперь давайте сначала рассмотрим базовую конструкцию этого типа двигателя. Из приведенного выше изображения ясно, как мы проектируем этот тип машины. Мы применяем трехфазное питание к статору и питание постоянного тока к ротору.

Основные характеристики синхронных двигателей

  1. Синхронные двигатели по своей природе не являются самозапускающимися. Им требуются некоторые внешние средства, чтобы приблизить их скорость к синхронной скорости до того, как они будут синхронизированы.
  2. Скорость работы синхронизирована с частотой сети, поэтому при постоянной частоте сети они ведут себя как двигатель с постоянной скоростью, независимо от условий нагрузки.
  3. Этот двигатель обладает уникальными характеристиками работы при любом коэффициенте электрической мощности.Это позволяет использовать его для улучшения коэффициента мощности.

Принцип работы Синхронный двигатель

Синхронные двигатели представляют собой машину с двойным возбуждением, т. е. к ней предусмотрены два электрических ввода. Его статорная обмотка, состоящая из трехфазного питания трехфазной обмотки статора, и постоянного тока к обмотке ротора.

Трехфазная обмотка статора, по которой текут трехфазные токи, создает трехфазный вращающийся магнитный поток. Ротор, несущий источник постоянного тока, также создает постоянный поток.Учитывая частоту сети 50 Гц, из приведенного выше соотношения видно, что трехфазный вращающийся поток вращается примерно на 3000 оборотов за 1 мин или 50 оборотов за 1 секунду.

В определенный момент полюса ротора и статора могут иметь одинаковую полярность (N-N или S-S), вызывая отталкивающую силу на роторе, а в следующий момент полюса NS вызывают силу притяжения.

Но из-за инерции ротора он не может вращаться ни в каком направлении из-за этих сил притяжения или отталкивания, и ротор остается в состоянии покоя.Следовательно, синхронный двигатель не запускается самостоятельно.

Здесь мы используем некоторые механические средства, которые первоначально вращают ротор в том же направлении, что и магнитное поле, до скорости, очень близкой к синхронной скорости. При достижении синхронной скорости происходит магнитная блокировка, и синхронный двигатель продолжает вращаться даже после удаления внешних механических средств.

Но из-за инерции ротора он не может вращаться ни в каком направлении из-за этих сил притяжения или отталкивания, и ротор остается в состоянии покоя.Следовательно, синхронный двигатель не запускается самостоятельно.

Здесь мы используем некоторые механические средства, которые первоначально вращают ротор в том же направлении, что и магнитное поле, до скорости, очень близкой к синхронной скорости. При достижении синхронной скорости происходит магнитная блокировка, и синхронный двигатель продолжает вращаться даже после удаления внешних механических средств.

Методы пуска синхронного двигателя

  1. Пуск двигателя с помощью внешнего первичного двигателя: Синхронные двигатели механически связаны с другим двигателем.Это может быть трехфазный асинхронный двигатель или шунтирующий двигатель постоянного тока. Здесь мы изначально не применяем возбуждение постоянным током. Он вращается со скоростью, очень близкой к его синхронной скорости, а затем мы подаем возбуждение постоянным током. Через некоторое время, когда происходит магнитная блокировка, питание внешнего двигателя отключается.
  2. Демпферная обмотка В данном случае синхронный двигатель явнополюсный, дополнительная обмотка размещена в торце полюса ротора. Первоначально, когда ротор не вращается, относительная скорость между демпферной обмоткой и потоком вращающегося воздушного зазора велика и в ней индуцируется ЭДС, создающая требуемый пусковой момент.Когда скорость приближается к синхронной скорости, ЭДС и крутящий момент уменьшаются и, наконец, когда происходит магнитная блокировка; крутящий момент также снижается до нуля. Следовательно, в этом случае синхронный двигатель сначала работает как трехфазный асинхронный двигатель с дополнительной обмоткой и, наконец, синхронизируется с частотой.

Применение синхронных двигателей

Применение синхронных двигателей включает:

  1. Синхронный двигатель без нагрузки, подключенной к его валу, используется для улучшения коэффициента мощности.Благодаря своим характеристикам, позволяющим вести себя при любом коэффициенте электрической мощности, он используется в энергосистемах в ситуациях, когда статические конденсаторы дороги.
  2. Синхронный двигатель находит применение там, где рабочая скорость меньше (около 500 об/мин) и требуется большая мощность. Для требований мощности от 35 кВт до 2500 кВт размер, вес и стоимость соответствующего трехфазного асинхронного двигателя очень высоки. Следовательно, эти двигатели предпочтительно использовать. Ex- Поршневой насос, компрессор, прокатные станы и т.д.

Все о синхронных двигателях: что это такое и как они работают

Большинство людей понимают, что электродвигатели используют электрическую энергию для создания движения, но лишь немногие знают, сколькими способами это можно сделать.

Может показаться ненужным создавать новые способы выполнения одной и той же задачи, но у инженеров есть веские причины для этого. Некоторые двигатели питаются от постоянного тока, другие — от переменного тока, третьи — от их комбинации, и их конкретный метод передачи энергии уникален для каждого двигателя.В результате существует множество типов двигателей постоянного тока и двигателей переменного тока, каждый из которых имеет свои преимущества в определенных приложениях. В этой статье основное внимание будет уделено двигателям, использующим как переменный, так и постоянный ток, известным как синхронные двигатели, которые используют электромагнетизм для создания точной выходной энергии вращения. Эта статья призвана объяснить структуру, функции и области применения синхронных двигателей, чтобы любой, кто хочет использовать одно из этих устройств, имел для этого соответствующую информацию.

Что такое синхронные двигатели?

Синхронные двигатели

считаются типом двигателя переменного тока, созданным специально для устранения ограничений асинхронных двигателей, еще одного распространенного класса двигателей переменного тока (дополнительную информацию об этих двигателях можно найти в нашей статье об асинхронных двигателях).Асинхронные двигатели, как следует из их названия, используют электромагнитную индукцию для выработки механической энергии; однако их основным недостатком является то, что они испытывают явления «скольжения». Это «скольжение» представляет собой несоответствие между частотой колебаний переменного тока (вход) и частотой вращения (выход) и является прямым результатом использования эффекта индукции для создания вращения. Хотя это и не относится к большинству приложений, обычные асинхронные двигатели не могут использоваться для точно рассчитанных приложений из-за этого скольжения и известны как «асинхронные» двигатели.

Синхронные двигатели, с другой стороны, были сконструированы таким образом, что выходная частота вращения точно равна входной частоте переменного тока. Их можно использовать для часов, прокатных станов и даже проигрывателей, потому что их скорость точно пропорциональна переменному току, питающему двигатель. Хотя синхронные двигатели не такие мощные и разнообразные, как асинхронные двигатели, они играют жизненно важную роль в любом проекте, требующем точной синхронизации и точных оборотов.

Как работают синхронные двигатели?

Как и другие асинхронные двигатели, синхронные двигатели состоят из внешнего статора и внутреннего ротора, которые взаимодействуют магнитным образом, создавая выходной крутящий момент.Как и другие двигатели переменного тока, синхронные двигатели могут питаться от однофазного входа (например, настенные розетки) или многофазного входа (промышленные источники/источники более высокого напряжения), в зависимости от размера и области применения. Более подробную информацию об однофазных двигателях можно найти в нашей статье об однофазных двигателях.

Статор синхронного двигателя такой же, как и у других асинхронных двигателей, где катушки из меди/алюминия проходят через ламинированные листы металла. Эти катушки несут переменный ток (ток) для создания вращающегося магнитного поля (RMF).Больше всего они отличаются своими роторами, которые содержат постоянное магнитное поле, создаваемое либо реальными магнитами, либо источником постоянного тока через катушки ротора. Это постоянное поле имеет свой собственный набор полюсов север-юг, которые в конечном итоге совпадут с полюсами RMF (в парах север-юг), что приведет к точному выходному вращению, пропорциональному частоте статора. Эти полюса могут выступать из поверхности ротора или содержаться в пазах на роторе, и они известны как роторы с явно выраженными полюсами и роторы с неявнополюсными полюсами соответственно.Однако для запуска должно быть некоторое возбуждение, поскольку разница скоростей между неподвижным ротором и быстрым RMF не позволит их полюсам заблокироваться при запуске. Это достигается разными способами, и в результате синхронные двигатели были разделены на синхронные двигатели без возбуждения и синхронные двигатели с возбуждением током.

Типы синхронных двигателей

Как описано ранее, синхронные двигатели можно различать по тому, как их роторы возбуждаются до синхронных скоростей.Существуют синхронные двигатели без возбуждения и синхронные двигатели с возбуждением током, и в этом разделе кратко рассматриваются различные двигатели в каждой из этих категорий.

Синхронные двигатели без возбуждения

Этим синхронным двигателям не требуется напряжение возбуждения для запуска, а в их роторах используются ферромагнитные материалы для взаимодействия со статорами. Они бывают трех основных конструкций: гистерезисные двигатели, синхронные реактивные двигатели и двигатели с постоянными магнитами, каждая из которых будет кратко описана ниже.

В двигателях с гистерезисом

используется вал ротора, заключенный в какой-либо немагнитный материал (обычно алюминий), который имеет слой ферромагнитного материала, покрывающий его, образуя «кольцо гистерезиса». СМП статора наводит в этом кольце полюса, но из-за некоторых потерь на гистерезис — или потери энергии из-за отставания между намагничиванием ферромагнетика и изменяющимся магнитным потоком — магнитный поток ротора будет отставать от потока статора. Это отставание вызывает угловое разделение между полем ротора и полем статора, вызывая крутящий момент.Это относительно бесшумные двигатели, которые лучше всего подходят для проигрывателей, магнитофонов и другого звукового оборудования.

Реактивные двигатели используют магнитное притяжение и явление нежелания генерировать движение. По конструкции они похожи как на шаговые, так и на асинхронные двигатели, в которых статор состоит из явно выраженных полюсов катушек, создающих магнитное поле. Ротор изготовлен из ферромагнитного металла в форме модифицированной беличьей клетки. Ротор имеет выемки, барьеры или прорези, которые совпадают с линиями магнитного поля статора, когда полюса ротора и статора совпадают.При несоответствии магнитное поле проходит более длинный путь через ротор и вызывает увеличение сопротивления — магнитного аналога электрического сопротивления. Это создает реактивный крутящий момент на двигателе, поскольку ротор хочет достичь некоторого более низкого сопротивления или вернуться в свое выровненное положение. Это позволяет «втягивать» ротор до синхронных скоростей в некоторых конструкциях, обеспечивая точное выходное вращение. Более подробную информацию можно найти в нашей статье все о реактивных двигателях.

Неудивительно, что в роторах двигателей с постоянными магнитами используются постоянные магниты.которые создают постоянный магнитный поток. Это взаимодействует с полюсами RMF статора, которые вызывают вращательное движение. Эти двигатели должны управляться частотно-регулируемым приводом (VFD), поскольку единственный способ изменить их скорость и крутящий момент — это изменить частоту переменного тока статора. Более подробную информацию можно найти в нашей статье о двигателях с постоянными магнитами.

Синхронные двигатели с возбуждением током

Единственным основным доступным синхронным двигателем с возбуждением током является синхронный двигатель с возбуждением постоянным током, для которого требуется вход постоянного тока, а также вход переменного тока.Источник постоянного тока поступает на ротор, который содержит обмотки, подобные статору, и эти обмотки будут создавать постоянное магнитное поле, индуцируемое источником питания постоянного тока. Это возбудит двигатель и заставит его полюса выровняться с RMF статора, вызывая синхронность. Эти двигатели обычно имеют мощность> 1 л.с. и часто называются синхронными двигателями, поскольку такая конструкция ротора очень распространена.

Применение и критерии выбора

Обсуждаемые различные синхронные двигатели — это просто разные средства для создания синхронной скорости, и их обычно можно использовать там, где требуется точная скорость.Они не являются самозапускающимися по своей природе, и их не следует выбирать, если требуется самозапуск. Все они имеют повышенный КПД по сравнению с большинством других двигателей переменного и постоянного тока с КПД> 90%. Синхронные двигатели являются предпочтительным выбором для низкоскоростных, высокомощных нагрузок и отлично подходят в качестве источников энергии для дробилок, мельниц и измельчителей. Их скорость остается постоянной независимо от нагрузки, и их скорость может быть изменена только с помощью частотно-регулируемого привода, поскольку входной ток напрямую зависит от скорости на выходе. Если желательны регулируемые скорости, почитайте о двигателях с фазным ротором.

Асинхронные двигатели с такой же мощностью и номинальным напряжением, как правило, дешевле, чем синхронный двигатель с такими же характеристиками. Это означает, что асинхронные двигатели в большинстве случаев являются предпочтительным выбором для привода машин. Синхронные двигатели способны компенсировать потери при распределении электроэнергии и очень полезны для регулирования напряжения. Синхронные двигатели чаще всего используются в больших генераторах или параллельно с асинхронными двигателями, предназначенными для компенсации потерь мощности. Их также намного сложнее обслуживать, чем асинхронные двигатели, и они требуют более частого обслуживания.

Может показаться, что синхронные двигатели уступают асинхронным двигателям, но без них у нас не было бы часов, проигрывателей, дворников, жестких дисков, сигнальных устройств, записывающих устройств, микроволновых плит или любого другого устройства с таймером. Точно так же эффективность этих двигателей помогает скорректировать неэффективность асинхронных двигателей и обеспечивает средства коррекции потерь при распределении. Они бесценны для промышленности как по своим способностям корректировать мощность, так и по своей точности, и, хотя они дороже и сложнее, чем асинхронный двигатель, синхронные двигатели являются еще одной машиной, которую могут использовать конструкторы.

Резюме

В этой статье представлено понимание того, что такое синхронные двигатели и как они работают. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу поиска поставщиков Thomas, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть сведения о конкретных продуктах.

Источники:

  1. https://geosci.uchicago.edu
  2. http://nit-edu.org/wp-content/uploads/2019/06/ch-38-Synchronous-motor.pdf
  3. http://www.electricmastar.com/synchronous-motor/
  4. https://electricalfundablog.com/synchronous-motor/
  5. http://www.egr.unlv.edu/~eebag/Synchronous%20Generator%20I.pdf

Другие товары для двигателей

Больше из Машины, инструменты и расходные материалы

Лаборатория автомобильной электроники Clemson: Синхронные двигатели переменного тока

Синхронные двигатели переменного тока

Основное описание

Двигатели переменного тока представляют собой электрические машины, преобразующие электрическую энергию (поставляемые в виде синусоидально изменяющегося во времени или «переменного» тока) в механическую энергию вращения посредством взаимодействие магнитных полей и проводников.В отличие от двигателей, работающих непосредственно от постоянного тока, Двигатели переменного тока обычно не требуют щеток и коллекторов.

Электродвигатели переменного тока

можно разделить на две категории:

  • Асинхронные/асинхронные двигатели
  • Синхронные двигатели

Ротор в синхронных двигателях переменного тока вращается синхронно с полем возбуждения (т. е. отсутствует «скольжение»). Намагничивание ротора производится постоянным магнитом в бесщёточных конструкциях или обмотками с переменным током, подаваемым через токосъемные кольца или щётки (большие мощные двигатели).

Эти двигатели поддерживают постоянную скорость при всех нагрузках. Когда нагрузка превышает номинальную, двигатель «сбивается» с синхронизма и перестает работать. Поскольку эти двигатели работают с фиксированной скоростью (которую можно регулировать, изменяя частоту питания), они подходят для прецизионных приводов, где требуется точное регулирование скорости.

Синхронные двигатели могут работать с различными коэффициентами мощности в зависимости от возбуждения ротора. Обычно синхронный двигатель используется в качестве синхронного конденсатора за счет чрезмерного возбуждения ротора, заставляя его работать с опережающим коэффициентом мощности.При использовании такого синхронного конденсатора общий коэффициент мощности, например, производственного предприятия, может быть улучшен.

Поскольку эти двигатели работают только на синхронной скорости, требуется отдельное пусковое устройство. В большинстве случаев 3-фазный синхронный двигатель запускается как асинхронный (путем замыкания обмотки ротора), а затем переключается в синхронный режим.

Производители
Baldor, Bircraft, Century, Circor, Emerson, Empire Magnetics, Fasco, Groschopp, Kinetek, Leeson, Met Motors, Motion Control Group, North American Electric, Pittman, Powertec, Remy, Siemens, Sterling Electric, Teco, Toshiba, WEG, Чжунда
Для получения дополнительной информации
[1] Двигатель переменного тока, Википедия.
[2] Двигатели переменного тока, CoolMagnetMan.com.
[3] Induction Motor Action, учебное пособие на веб-сайте HyperPhysics Университета штата Джорджия.
[4] Сборка электродвигателя, YouTube, 15 января 2009 г.
[5] Самые популярные электромобили, electric-cars-are-for-girls.com.

Синхронные двигатели — Johnson Electric

РЕСУРСЫ ДЛЯ ИНЖЕНЕРОВ

Johnson Electric предлагает синхронные двигатели переменного тока для вращательного применения со скоростью до 720 об/мин и линейного применения со скоростью до 8.33 мм/с. Предлагаемые в различных диапазонах производительности и напряжения до 230 В, роторные синхронные двигатели могут развивать рабочий крутящий момент до 35 сНм, а линейные синхронные двигатели могут развивать усилие до 48 Н. Синхронные двигатели Johnson Electric разрабатываются по индивидуальному заказу для удовлетворения требований к силе/крутящему моменту и потребностей интеграции для каждого приложения клиента. Приведенные ниже двигатели платформы являются примерами, используемыми в отмеченных приложениях. Техническое описание продукта в формате pdf содержит подробные сведения о производительности этих двигателей. Свяжитесь с нами, чтобы узнать о наличии образцов и ваших индивидуальных инженерных требованиях.

Доступно в дистрибутиве

https://www.johnsonelectric.com/en/product-technology/motion/ac-motors/synchronous-motors

Единицы МетрическаяИмпериал

Платформы / Номера деталей Диаметр
(мм)
Номинальное напряжение
(В)
Номинальная частота
(Гц)
Синхронная скорость при номинальной частоте
(об/мин)
Синхронный вращающий момент при номинальной частоте и рабочем цикле
(сНм)
Минимальный фиксирующий момент
(сНм)
Диаметр вала
(мм)
Листы данных
УАТ3 20.00 12 — 60 50/60 600 / 720 0,30 — 0,32 0,06 1,5
УКМ 28.00 12 — 230 50/60 250 / 300 1,15 — 1,70 0,18 — 0,36 1,5 — 2,0
УКР 28.00 12 — 230 50/60 500/600 0,72 — 1,20 0,20 — 0,45 1,5 — 2,0
УБР 1 36.00 12 — 230 50/60 250 / 300 0,77 0,19 1,5 — 2,0
УБР 2 36.00 12 — 230 50/60 500/600 0,61 — 0,64 0,21 1,5 — 2,0
УДС 48.00 6 — 230 50/60 500/600 0,68 — 0,77 0,23 1,5 — 2,0
УДР 48.00 12 — 230 50/60 500/600 1,20 — 1,30 0,30 1,5 — 2,0
УФМ 52.00 12 — 230 50 / 60 250 / 300 3.00 — 3.20 0.38 1.5 — 3.0
UFU 52.00 24 — 230 50/60 375 / 450 2,80 — 3,00 0,38 1,5–3,0
УФР 52.00 12 — 230 50/60 500/600 2,20 — 4,50 0,39 — 0,68 1,5–3,0
ВПС 64.00 24 — 230 50/60 375 / 450 9.00 — 30.40 1,70 — 6,00 4,0
Типы соединений UC Motors макс.48
Платформы / Номера деталей Диаметр
(дюйм)
Номинальное напряжение
(В)
Номинальная частота
(Гц)
Синхронная скорость при номинальной частоте
(об/мин)
Синхронный вращающий момент при номинальной частоте и рабочем цикле
(фунт.в)
Минимальный фиксирующий момент
(фунт-дюйм)
Диаметр вала
(дюймы)
Листы данных
УАТ3 0,79 12 — 60 50/60 600 / 720 0.027 — 0,028 0,005 0,059
УКМ 1,10 12 — 230 50/60 250 / 300 0.102 — 0,150 0,016 — 0,032 0,059 — 0,079
УКР 1,10 12 — 230 50/60 500/600 0.064 — 0,106 0,018 — 0,040 0,059 — 0,079
УБР 1 1,42 12 — 230 50/60 250 / 300 0.07 0,017 0,059 — 0,079
УБР 2 1,42 12 — 230 50/60 500/600 0.54 — 0,57 0,019 0,059 — 0,079
УДС 1,89 6 — 230 50/60 500/600 0.060 — 0,068 0,020 0,059 — 0,079
УДР 1,89 12 — 230 50/60 500/600 0.106 — 0,115 0,027 0,059 — 0,079
УФМ 2,05 12 — 230 50/60 250 / 300 0.265 — 0.283 0.034 0.059 — 0.118
UFU 2.05 24 — 230 50 / 60 375 / 450 0.248 — 0,265 0,034 0,059 — 0,118
УФР 2,05 12 — 230 50/60 500/600 0.195 — 0,398 0,035 — 0,600 0,059 — 0,118
ВПС 2,52 24 — 230 50/60 375 / 450 0.796 — 2.690 0,150 — 0,531 0,157
Типы соединений UC Motors макс. 48
Платформы / Номера деталей Диаметр
(мм)
Номинальное напряжение
(В)
Номинальная частота
(Гц)
Синхронная скорость
(мм/с)
Синхронное рабочее усилие
(Н)
Интерфейс
(резьба)
Листы данных
УКК 28.00 12 — 230 50/60 4,16/5,00 26,0 — 48,0 М2 / М3
УСК 28.00 12 — 230 50/60 8,33 / 10,00 19,0 — 49,0 М2 / М3
Типы соединений UC Motors макс.48
Платформы / Номера деталей Диаметр
(дюйм)
Номинальное напряжение
(В)
Номинальная частота
(Гц)
Синхронная скорость
(дюйм/с)
Синхронное рабочее усилие
(фунты)
Интерфейс
(резьба)
Листы данных
УКК 1.10 12 — 230 50/60 0,164 / 0,197 5,84 — 10,79 М2 / М3
УСК 1.10 12 — 230 50/60 0,328 / 0,394 4.27 — 11.01 М2 / М3
Типы соединений UC Motors макс.48

СЕРВАКС | Технология — ПСМ

Высокая производительность в сочетании с эффективностью

Благодаря использованию материалов с постоянными магнитами синхронные двигатели с постоянными магнитами, также называемые «синхронными двигателями с постоянным возбуждением» или «регулируемыми синхронными двигателями», обеспечивают чрезвычайно высокий уровень использования и эффективности (особенно в диапазоне частичной нагрузки). .

Очень тонкие моторы

Отличные рабочие характеристики PSM значительно снижают требования к мощности и позволяют свести к минимуму размер инвертора. Чрезвычайно тонкие двигатели могут быть получены с постоянными магнитами. Роторы остаются заметно холоднее, чем в случае с асинхронными двигателями, поскольку потери в роторе намного ниже. Кроме того, многополярные двигатели способны к экстремальным перегрузкам.

Области применения: динамика и эффективное использование

SERVAX рекомендует использовать синхронные двигатели с постоянными магнитами там, где предъявляются строгие требования к коэффициенту полезного действия (в отношении занимаемого места), динамическим характеристикам (перегрузка), диапазону регулирования скорости и эффективности.Эти двигатели также могут быть экономично использованы там, где нет проблем с пространством.

Мы разработаем и произведем индивидуальные гибридные двигатели с постоянными магнитами для вас в следующих форматах:

  • Модели с внешним диаметром от 60 до примерно 350 мм
  • Короткая или длинная версия
  • Внутренние или внешние роторы
  • Импрегнированные или герметизированные обмотки
  • Малое или большое количество полюсов
  • С воздушным или жидкостным охлаждением
  • Оптимизирован для использования, вращения и перегрузки
  • Оптимальный магнитный материал, адаптированный для вашего применения
  • Поворотное устройство обратной связи, подходящее для применения

Индивидуальные электродвигатели

Энергоэффективность

АСМ — асинхронные двигатели

Гибридный ASM с постоянными магнитами

PSM — Синхронные двигатели с постоянными магнитами

Приводы для защитных дверей машин

Синхронный двигатель с постоянными магнитами (СДПМ)

Field Oriented Control (FOC) — это метод управления двигателем для генерации трехфазных синусоидальных сигналов, частота и амплитуда которых может легко регулироваться для минимизации тока, что, в свою очередь, означает максимизацию эффективности.Основная идея заключается в преобразовании трехфазных сигналов в два сигнала фиксации ротора и наоборот.

Основная идея заключается в преобразовании трехфазных дискретизированных токовых сигналов в два сигнала с фиксированным ротором и наоборот. В системе отсчета с фиксированным ротором токи можно рассматривать как постоянные величины, и ими легко управлять. Используя обратное вращение вектора, генерируемые контроллером опорные напряжения могут быть возвращены к вращающемуся вектору в системе отсчета статора. Преобразование трехфазной системы в двухфазную называется преобразованием Кларка, тогда как преобразование стационарной во вращающуюся двухфазную систему называется преобразованием Парка.

Для управления двигателем FOC требуется обратная связь по положению и скорости ротора. Обратная связь может исходить от ВОК без датчика или от ВОК с датчиками.

  • Бездатчиковый FOC определяет положение и скорость ротора на основе моделирования двигателя, напряжения, подаваемого на фазы двигателя, и тока в трех фазах двигателя.
  • ВОК с датчиками определяет положение и скорость ротора по датчикам ротора, таким как датчики Холла или энкодер.

Обратную связь по фазным токам можно измерить в фазе двигателя, в шунте ответвления или в шунте звена постоянного тока на МОП-транзисторах нижнего плеча.

Семейство микроконтроллеров

XMC™ идеально подходит в качестве контроллера для различных типов двигателей, таких как синхронные двигатели с постоянными магнитами (PMSM), бесщеточные двигатели постоянного тока (BLDC), асинхронные двигатели переменного тока (ACIM), серводвигатели и коллекторные двигатели постоянного тока. Наша бесплатная и простая в использовании интегрированная среда разработки DAVE™ (IDE) поставляется с большим количеством предопределенных, настраиваемых и протестированных программных блоков (DAVE™ APPs), предназначенных для конкретных приложений, что позволяет быстро создавать прототипы и разрабатывать приложения.

В этом приложении для программного обеспечения XMC1000 измерение фазного тока ожидается от шунта ответвления или шунта DC-Link.

 В программное обеспечение безсенсорного PMSM FOC включены многочисленные инновации и уникальные функции Infineon, например:

  • Оптимизированный FOC (без обратного преобразования парковки, минимальная стоимость за счет исключения внешнего операционного усилителя)
  • SVM с псевдонулевыми векторами (PZV), для одиночного измерения тока шунта
  • MET (Maximum Efficiency Tracking) для плавного перехода от V/f разомкнутого контура к FOC замкнутому контуру
  • PLL Estimator, бездатчиковый механизм обратной связи, для которого требуется только один параметр двигателя — индуктивность статора L, для обратной связи по скорости ротора и положению (скорость ротора и обратная связь по положению двигателя определяются в программной библиотеке PLL Estimator.Эта библиотека содержит запатентованную интеллектуальную собственность Infineon и предоставляется в виде скомпилированного файла libPLL_Estimator.a.)

Что такое синхронный двигатель? — Определение, конструкция, работа и ее особенности

Определение: Двигатель, работающий на синхронной скорости, называется синхронным двигателем. Синхронная скорость – это постоянная скорость, при которой двигатель генерирует электродвижущую силу . Синхронный двигатель используется для преобразования электрической энергии в механическую.

Конструкция синхронного двигателя

Статор и ротор являются двумя основными частями синхронного двигателя. Статор становится неподвижным, и он несет якорную обмотку двигателя. Обмотка якоря является основной обмоткой, из-за которой в двигателе индуцируется ЭДС . Вращатель несет обмотки возбуждения. Основной поток поля наводится в роторе. Ротор сконструирован двумя способами, то есть ротор с явно выраженными полюсами и ротор с неявнополюсными полюсами.

В синхронном двигателе используется явнополюсный ротор. Слово явно выраженное означает полюса ротора, направленные к обмоткам якоря . Ротор синхронного двигателя выполнен с пластинами из стали. Пластины уменьшают потери на вихревые токи, возникающие в обмотке трансформатора. Явнополюсный ротор в основном используется для проектирования средне- и низкоскоростных двигателей. Для получения высокоскоростного цилиндрического ротора в двигателе используется.

Синхронный двигатель в рабочем состоянии

Статор и ротор являются двумя основными частями синхронного двигателя.Статор — неподвижная часть, а ротор — вращающаяся часть машины. Трехфазное питание переменного тока подается на статор двигателя.

Статор и ротор возбуждаются отдельно. Возбуждение – это процесс наведения магнитного поля на части двигателя с помощью электрического тока.

Когда на статор подается трехфазное питание, между зазором статора и ротора возникает вращающееся магнитное поле. Поле с движущимися полярностями известно как вращающееся магнитное поле. Вращающееся магнитное поле возникает только в многофазной системе. Из-за вращающегося магнитного поля на статоре развиваются северный и южный полюса.

Ротор возбуждается источником постоянного тока. Источник постоянного тока индуцирует северный и южный полюса ротора. Поскольку источник постоянного тока остается постоянным, поток, индуцируемый на роторе, остается прежним. Таким образом, поток имеет фиксированную полярность. Северный полюс развивается на одном конце ротора, а южный полюс развивается на другом конце.

Переменный ток синусоидальный.Полярность волны меняется в каждом полупериоде, т. е. волна остается положительной в первом полупериоде и становится отрицательной во втором полупериоде. Положительный и отрицательный полупериод волны развивает северный и южный полюсы на статоре соответственно.

Когда ротор и статор имеют один и тот же полюс на одной стороне, они отталкиваются друг от друга. Если у них противоположные полюса, они притягиваются друг к другу. Это легко понять с помощью рисунка, показанного ниже: Ротор притягивается к полюсу статора в течение первого полупериода питания и отталкивается во время второго полупериода.Таким образом, ротор становится пульсирующим только в одном месте. Это причина, по которой синхронный двигатель не запускается самостоятельно.

Первичный двигатель используется для вращения двигателя. Первичный двигатель вращает ротор с синхронной скоростью. Синхронная скорость — это постоянная скорость машины, значение которой зависит от частоты и числа полюсов машины.

Когда ротор начинает вращаться с синхронной скоростью, первичный двигатель отключается от двигателя.А на ротор подается питание постоянным током из-за чего на их концах развиваются северный и южный полюса

Северный и южный полюса ротора и статора сцеплены друг с другом. Таким образом, ротор начинает вращаться со скоростью вращающегося магнитного поля. И двигатель работает на синхронной скорости. Скорость двигателя может быть изменена только путем изменения частоты питания.

Основные характеристики синхронного двигателя

  • Скорость синхронного двигателя не зависит от нагрузки, т.е.д., изменение нагрузки не влияет на скорость двигателя.

0 comments on “Электродвигатель синхронный: Синхронный электродвигатель

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.