Kio estas la dinamiko de induktaj kaj sinkronaj motoroj?
Dinamikaj Kharakterizoj de Induktaĵmotoroj kaj Sinchronaj Motoroj
Induktaĵmotoroj (Induction Motor) kaj sinchronaj motoroj (Synchronous Motor) estas du komunaj tipoj de AC-motoroj. Ili malsamas signife en strukturo, funkcioprinicipoj, kaj dinamikaj kharakterizoj. Jen analizo de la dinamikaj kharakterizoj de ĉi tiuj du tipoj de motoroj:
1. Startaj Kharakterizoj
Induktaĵmotoro:
Induktaĵmotoroj tipike havas altan startan koranton, ofte 5-7 fojojn la nombran koranton. Tio estas ĉar je starto, la rotor estas stacionara, kaj la glitado s=1, kio kaŭzas grandan induktitan koranton en la rotorvindigoj.
La starta momento estas relative malalta, eĉ sub plena ŝargo, kaj povas esti nur 1,5-2 fojojn la nombran momenton. Por plibonigi la startan performon, oni povas uzi molajn startilojn aŭ stelo-delta startilojn por redukti la startan koranton kaj pliigi la startan momenton.
La startprocezo de induktaĵmotoro estas asinkrona; la motoro postepeme akcelas el stacionara stato al proksima sinchrona rapido sed neniam atingas precizan sinchronon.
Sinchrona motoro:
La startaj kharakterizoj de sinchronaj motoroj dependas de ilia tipo. Por memstartantaj sinchronaj motoroj (kiel permanentmagnetaj sinchronaj motoroj aŭ sinchronaj motoroj kun startvindigoj), ili povas starti asinkrone kiel induktaĵmotoroj sed estas tiritaj en sinchronon per la ekscita sistemo kiam ili proksimiĝas al la sinchrona rapido.
Por ne-memstartantaj sinchronaj motoroj, eksteraj aparatoj (kiel frekvenckonvertiloj aŭ helpmotoroj) estas tipe bezonataj por helpi starti la motoron ĝis ĝi atingas la sinchronan rapidon, post kio ĝi povas eniri sinchronan operacion.
Sinchronaj motoroj ĝenerale provizas pli altan startan momenton, eĉ tiuj kun ekscita sistemo, kiuj povas liveri signifan momenton dum starto.
2. Stabilaj Funkciokharakterizoj
Induktaĵmotoro:
La rapido de induktaĵmotoro estas proporcia al la nutra frekvenco sed ĉiam iomete sub la sinchrona rapido. La glitado s reprezentas la diferencon inter la aktuala rapido kaj la sinchrona rapido, tipe en la amplekso de 0,01-0,05 (t.e., 1%-5%). Malpli granda glitado rezultigas pli altan efikecon, sed la momento respondas sekve malpliiĝas.
La momento-rapida karakterizo de induktaĵmotoro estas parabola, kun maksimuma momento okazanta je specifa glitada valoro (plejofte la kritika glitado). Kiam la ŝargo pliiĝas, la rapido malpliiĝas iomete, sed la motoro daŭre tenas stabilan operacion.
La potenca faktoro de induktaĵmotoro estas tipe malalta, eĉ sub leviĝa aŭ nula ŝargo, eble tiom malalta kiel 0,7. Kiam la ŝargo pliiĝas, la potenca faktoro pliboniĝas.
Sinchrona motoro:
La rapido de sinchrona motoro estas strikte proporcia al la nutra frekvenco kaj restas konstanta je la sinchrona rapido, sendependante de ŝargŝanĝoj. Tio certigas altan stabilan rapidon, farante sinchronajn motorojn taŭgajn por aplikoj postulanta precizan rapidkontrolo.
La momento-rapida karakterizo de sinchrona motoro estas vertikala linio, indikante ke ĝi povas provizi konstantan momenton je sinchrona rapido sen ia ŝanĝo en rapido. Se la ŝargo superas la maksimuman momentkapablecon de la motoro, la motoro perdas sinchronon kaj haltos.
Sinchronaj motoroj povas kontroli la potencan faktoron per regado de la ekscita koranto, permesante al ili operi en kapaca aŭ indukta reĝimo. Tiu trajto igas sinchronajn motorojn utilajn por plibonigi la potencan faktoron de la elektra reto.
3. Dinamikaj Reagokharakterizoj
Induktaĵmotoro:
La dinamika respondo de induktaĵmotoro estas relative malrapida, eĉ kiam la ŝargo ŝanĝiĝas subite. Pro la inercio de la rotor kaj elektromagnetika inercio, estas malantaŭtempo por la motoro adaptiĝi al novaj ŝargaj kondiĉoj. Tiu malantaŭtempo povas kaŭzi rapidecfluktuojn, eĉ en peza-ŝarga aŭ ofta start-halt-aplikoj.
La kontrolintervalo de la rapido de induktaĵmotoro estas limigita, kutime atingita per variado de la nutra frekvenco (ekz., uzante variablan frekvencan drivan). Tamen, tio povas rezulti en reduktiĝo de la momento, eĉe malaltaj rapidoj.
Sinchrona motoro:
La dinamika respondo de sinchrona motoro estas pli rapida, eĉ kiam la ŝargo ŝanĝiĝas. Ĉar la rapido de la motoro estas ĉiam sinkronigita kun la nutra frekvenco, ĝi povas teni stabilan rapidon eĉ sub ŝargŝanĝoj. Aldone, la momentrespondo de sinchrona motoro estas rapida, provizante la necesan momenton en mallonga tempo.
Sinchronaj motoroj povas regi momenton kaj potencan faktoron per ŝanĝo de la ekscita koranto, oferante pli fleksiblan kontrolo. Avancitaj kontrolmetodoj kiel vektora kontrolado aŭ rekta momentkontrolado (DTC) ankaŭ povas esti uzataj por atingi precizan rapidon kaj momenton.
4. Superoŝarkapablo kaj Protektado
Induktaĵmotoro:
Induktaĵmotoroj havas certan superoŝarkapablecon kaj povas toleri 1,5-2 fojojn la nombran ŝargon dum mallonga tempo. Tamen, longdaŭra superoŝaro povas kaŭzi supervarmon, damaĝante la izoladmaterialon. Tial, induktaĵmotoroj kutime estas equipitaj kun superoŝarprotoktaj aparatoj, kiel termorelajoj aŭ temperaturasensoroj, por preveni supervarmon.
La superoŝarkapableco de induktaĵmotoroj dependas de ilia dizajno. Ekzemple, vindigitrotoraj induktaĵmotoroj ĝenerale havas pli bonan superoŝarperfonmon ol skleruraj motoroj, ĉar la rotorakoranto povas esti regita per eksteraj rezistoroj.
Sinchrona motoro:
Sinchronaj motoroj havas fortan superoŝarkapablecon, eĉ tiuj kun ekscita sistemo, kiuj povas manĝi 2-3 fojojn la nombran ŝargon dum mallonga tempo. Tamen, longdaŭra superoŝaro ankaŭ povas kaŭzi supervarmon.
Sinchronaj motoroj estas protektitaj per diversaj rimedoj, inkluzive de superkorantprotekto, perdo-de-paso protekto, kaj ekscitdefektoprotekto. La perdo-de-paso protekto prevenas la motoron perdi sinchronon sub trogranda ŝargo, dum la ekscitdefektoprotekto certigas la pravfunkciadon de la ekscita sistemo.
5. Aplikscenaroj
Induktaĵmotoro:
Induktaĵmotoroj estas larĝe uzataj en industria, agrara, kaj hejmaj aparatoj, precipe en aplikoj kie alta-preciza rapidkontrolo ne estas postulata. Ekzemploj inkluzivas ventililojn, pompilojn, kaj kompresilojn.
Pro sia simpla strukturo, malalta kostoj, kaj facila matenado, induktaĵmotoroj ofte estas la preferata elekto por multaj aplikoj.
Sinchrona motoro:
Sinchronaj motoroj estas taŭgaj por aplikoj postulantaj alta-precizan rapidkontrolo, kiel precizia maŝililoj, generiloj, kaj grandaj kompresiloj. Ilia kapablo teni konstantan rapidon kaj provizi altan potencan faktoron igas ilin valoraj en energisistemoj por plibonigi la efikecon de la reto.
Sinchronaj motoroj ankaŭ estas larĝe uzataj en aplikoj postulantaj precizan rapidkontrolo kaj rapidan dinamikan respondon, kiel servo-sistemoj kaj robotiko.
Resumo
Induktaĵmotoro: Alta starta koranto, pli malalta starta momento, rapido iomete sub la sinchrona rapido, pli malrapida dinamika respondo, taŭga por ĝenerala industriaj kaj hejmaj aplikoj.
Sinchrona motoro: Startaj kharakterizoj dependas de la tipo, strikte sinchrona rapido, rapida dinamika respondo, taŭga por aplikoj postulantaj alta-precizan rapidkontrolo kaj potencan faktorplibonigon.
