In de elektrische systemen gebruiken we ofwel in industrieën, elektriciteitscentrale of huishoudelijke behoeften, motoren en generatoren zijn gemeengoed geworden. Met de vraag naar zeer energiezuinige en minder stroomverbruikende systemen, wordt de uitvinding van nieuwe modellen van deze elektrische apparaten gezien. De belangrijkste berekeningsfactor voor een betrouwbare werking van motoren en generatoren is de Krachtfactor Het is de verhouding tussen het toegepaste vermogen en het benodigde vermogen. Gewoonlijk wordt het totale stroomverbruik in de industrieën en fabrieken berekend op basis van de arbeidsfactor. De arbeidsfactor moet dus altijd op eenheid worden gehandhaafd. Maar door de toename van reactief vermogen in deze apparaten neemt de arbeidsfactor af. Om de arbeidsfactor op eenheid te houden, zijn er veel methoden geïntroduceerd. Het synchrone motorconcept is er een van.
Wat is een synchrone motor?
De definitie van synchrone motor stelt dat ”An AC-motor waarbij in stabiele toestand de rotatie van de as synchroon loopt met de frequentie van de toegepaste stroom ”. De synchrone motor werkt als AC-motor, maar hier is het totale aantal omwentelingen gemaakt door de as gelijk aan het gehele veelvoud van de frequentie van de aangelegde stroom.
Synchrone motor
De synchrone motor is voor zijn werk niet afhankelijk van inductiestroom. In deze motoren zijn, in tegenstelling tot inductiemotoren, meerfasige AC-elektromagneten aanwezig de staat r , dat een roterend magnetisch veld produceert. Hier is de rotor van een permanente magneet die wordt gesynchroniseerd met het roterende magnetische veld en synchroon draait met de frequentie van de stroom die erop wordt toegepast.
Synchroon motorontwerp
Stator en rotor zijn de hoofd onderdelen van de synchrone motor. Hier heeft het statorframe een wikkelplaat waaraan sleutelbalken en omtreksribben zijn bevestigd. Voetsteunen, framebevestigingen worden gebruikt om de machine te ondersteunen. Om veldwikkelingen met DC op te wekken, worden sleepringen en borstels gebruikt.
Cilindrische en ronde rotoren worden gebruikt voor 6-polige toepassingen. Opvallende poolrotors worden gebruikt wanneer een groter aantal palen nodig is. De constructie van de synchrone motor en de synchrone dynamo zijn vergelijkbaar.
Werkingsprincipe van synchrone motor
De werking van synchrone motoren hangt af van de interactie van het magnetische veld van de stator met het magnetische veld van de rotor. De stator bevat 3 fase wikkelingen en wordt gevoed met 3 fasen stroom. De statorwikkeling produceert dus een 3-fasen roterend magnetisch veld. DC-voeding wordt aan de rotor gegeven.
De rotor gaat het roterende magnetische veld binnen dat wordt geproduceerd door de statorwikkeling en roteert synchroon. Nu de snelheid van de motor hangt af van de frequentie van de geleverde stroom.
De snelheid van de synchrone motor wordt bepaald door de frequentie van de toegepaste stroom. De snelheid van een synchrone motor kan worden berekend als
Ns = 60f / P = 120f / p
waar, f = frequentie van de wisselstroom (Hz)
p = totaal aantal polen per fase
P = totaal aantal polen per fase.
Als een belasting groter dan de doorslagbelasting wordt toegepast, wordt de motor gedesynchroniseerd. De 3 fasen statorwikkeling geeft als voordeel dat de draairichting bepaald wordt. Bij een enkelfasige wikkeling is het niet mogelijk de draairichting af te leiden en kan de motor in beide richtingen starten. Om de draairichting van deze synchrone motoren te regelen, zijn startvoorzieningen nodig.
Startmethoden van synchrone motor
Het traagheidsmoment van de rotor zorgt ervoor dat de grote synchrone motoren niet automatisch starten. Vanwege deze traagheid van de rotor is het niet mogelijk dat een rotor synchroon loopt met het magnetische veld van de stator op het moment dat stroom wordt aangelegd. Er is dus een extra mechanisme nodig om de rotor te helpen synchroniseren.
Inductiewikkeling is opgenomen in de grote motoren die voldoende koppel genereren dat nodig is voor acceleratie. Voor zeer grote motoren, om de onbelaste machine te versnellen, wordt ponymotor gebruikt. Door de statorstroomfrequentie te veranderen, kunnen elektronisch gestuurde motoren zelfs vanaf nul toerental accelereren.
Voor zeer kleine motoren, wanneer het traagheidsmoment van de rotor en de mechanische belasting wenselijk klein zijn, kunnen ze starten zonder enige startmethoden.
Typen synchrone motoren
Afhankelijk van de magnetisatiemethode van de rotor, zijn er twee soorten synchrone motoren -
- Niet opgewonden.
- Gelijkstroom opgewonden.
Niet-opgewonden motor
Bij deze motoren wordt de rotor gemagnetiseerd door het externe statorveld. De rotor bevat een constant magnetisch veld. Voor het maken van de rotor wordt staal met een hoge remanentie gebruikt, zoals kobaltstaal. Deze zijn geclassificeerd als een permanente magneet-, reluctantie- en hysteresismotoren.
- In synchrone motoren met permanente magneet wordt een permanente magneet samen met staal gebruikt voor het ontwerp van de rotor. Ze hebben een constant magnetisch veld in de rotor, dus inductiewikkeling kan niet worden gebruikt om te starten. Wordt gebruikt als transmissieloze liftmotoren.
Synchrone motor met permanente magneet
- In Reluctance-motor is de rotor gemaakt van gietstaal met uitstekende tooted polen. Om de koppelrimpelingen te minimaliseren, zijn rotorpolen kleiner dan statorpolen. Bevat Squirrel Cage Winding om het startkoppel aan de rotor te leveren. Gebruikt in instrumentatietoepassingen.
- Hysteresismotoren zijn zelfstartende motoren. Hier is de rotor een gladde cilinder die is gemaakt van magnetisch hard kobaltstaal met hoge coërciviteit. Deze motoren zijn duur en worden gebruikt waar een nauwkeurig constant toerental vereist is. Over het algemeen gebruikt als servomotoren.
DC stroom opgewonden motor
Hier wordt de rotor geëxciteerd met behulp van de gelijkstroom die rechtstreeks door sleepringen wordt geleverd. AC-inductie en gelijkrichters worden ook gebruikt. Deze zijn meestal van grote afmetingen zoals groter dan 1 pk etc.
Toepassingen van synchrone motoren
meestal synchrone motoren worden gebruikt voor toepassingen waar een nauwkeurige en constante snelheid vereist is. Toepassingen met laag vermogen van deze motoren omvatten positioneringsmachines. Deze worden ook in robots toegepast actuatoren Kogelmolens, klokken, platenspeler draaitafels maken ook gebruik van synchrone motoren. Daarnaast worden deze motoren ook gebruikt als servomotoren en tijdmachines.
Deze motoren zijn verkrijgbaar in een fractionele hoefijzermatenreeks tot krachtige industriële maten. Hoewel ze worden gebruikt in industriële formaten met een hoog vermogen, vervullen deze motoren twee belangrijke functies. De ene is als een efficiënt middel om AC-energie om te zetten in mechanische energie en de andere is Kracht coëfficiënt aanpassing Welke toepassing van servomotor ben je tegengekomen?
