Кои се динамиките на индуктивните и синхроните мотори?

Динамички карактеристики на индуктивните и синхрони мотори

Индуктивните мотори (Induction Motor) и синхроните мотори (Synchronous Motor) се две често користени типови на AC мотори. Тие се разликуваат значително по структура, принципи на работа и динамички карактеристики. Погоре е анализа на динамичките карактеристики на овие два типа мотори:

1. Карактеристики на пусканје

Индуктивен мотор:

Индуктивните мотори обично имаат висок почетен строј, често 5 до 7 пати од номиналниот строј. Ова е затоа што во моментот на пусканје, роторот е станува, а клизачката s=1, што предизвикува голем индуциран строј во обмотките на роторот.

Почетниот момент е релативно нисок, особено под полна напрежба, и може да биде само 1,5 до 2 пати од номиналниот момент. За подобрување на карактеристиките на пусканје, можат да се користат софти стартери или звезда-делта стартери за намалување на почетниот строј и зголемување на почетниот момент.

Процесот на пусканје на индуктивниот мотор е асинхронен; моторот постепено се забрзува од станувачко состојба до блиска синхронна брзина, но никогаш не достигнува точна синхронност.

Синхронен мотор:

Карактеристиките на пусканје на синхронните мотори зависат од нивниот тип. За самопуштени синхронни мотори (како перманентни магнетни синхронни мотори или синхронни мотори со обмотки за пусканје), тие можат да почнат асинхронски како индуктивните мотори, но се повлечени во синхронност од системот за екситација кога се приближат до синхронна брзина.

За несамопуштени синхронни мотори, обично се потребни надворешни уреди (како фреквенчни преводници или помошни мотори) за помош во пусканјето на моторот до синхронна брзина, следеќи тоа може да влезе во синхронна операција.

Синхронните мотори обично даваат висок почетен момент, особено тие со системи за екситација, кои можат да достават значајен момент во моментот на пусканје.

2. Карактеристики на стабилна работа

Индуктивен мотор:

Брзината на индуктивниот мотор е пропорционална со фреквенцијата на напојување, но секогаш е легално под синхронната брзина. Клизачката s претставува разликата помеѓу реалната брзина и синхронната брзина, обично во опсег од 0,01 до 0,05 (т.е. 1% до 5%). Мала клизачка доведува до повисока ефикасност, но моментот на излез одговаращо се намалува.

Момент-брзина карактеристиката на индуктивниот мотор е параболична, со максимален момент кој се јавува при специфична вредност на клизачка (обично критична клизачка). Кога напрежбата се зголемува, брзината се намалува легално, но моторот го одржува стабилното функционирање.

Факторот на моќ на индуктивниот мотор обично е нисок, особено под легка или без напрежба, можеби колку 0,7. Со зголемување на напрежбата, факторот на моќ се подобрува.

Синхронен мотор:

Брзината на синхронниот мотор е строго пропорционална со фреквенцијата на напојување и останува константна на синхронната брзина, независно од промени на напрежбата. Ова гарантира високо стабилна брзина, што прави синхронните мотори прифатливи за примените кои бараат прецизна контрола на брзината.

Момент-брзина карактеристиката на синхронниот мотор е вертикална линија, што значи дека може да дава константен момент на синхронната брзина без промена на брзината. Ако напрежбата надмине максималната капацитет за момент на моторот, моторот ќе го изгуби синхронизм и ќе се спре.

Синхронните мотори можат да контролираат факторот на моќ со регулирање на стројот на екситација, што им овозможува да работат во капацитивен или индуктивен режим. Оваа карактеристика прави синхронните мотори корисни за подобрување на факторот на моќ на електричната мрежа.

3. Динамички отговорни карактеристики

Индуктивен мотор:

Динамичкиот одговор на индуктивниот мотор е релативно бавен, особено кога напрежбата се менува ненадејно. Зборот за инерција на роторот и електромагнетна инерција, постои временско забоставување за моторот да се адаптира на нови услови на напрежба. Ова забоставување може да предизвика флуктуации на брзината, особено во примените со тешка напрежба или често пуштање-спреќање.

Опсегот на контрола на брзината на индуктивниот мотор е ограничен, обично постигнат со варирање на фреквенцијата на напојување (нпр. со користење на променлив фреквенцијски преводник). Меѓутоа, ова може да доведе до намалување на моментот, особено на ниски брзини.

Синхронен мотор:

Динамичкиот одговор на синхронниот мотор е побрз, особено кога напрежбата се менува. Бидејќи брзината на моторот веднаш е синхронизирана со фреквенцијата на напојување, тој може да одржува стабилна брзина дури и под промени на напрежбата. Повеќе, моментниот одговор на синхронниот мотор е брз, што му овозможува да достави потребниот момент во кратко време.

Синхронните мотори можат да регулираат момент и фактор на моќ со менување на стројот на екситација, што им овозможува повеќе флексибилна контрола. Напредни методи на контрола како векторска контрола или директна контрола на момент (DTC) исто така можат да се користат за постигнување на прецизна контрола на брзината и моментот.

4. Капацитет за прекомерна напрежба и заштита

Индуктивен мотор:

Индуктивните мотори имаат одреден капацитет за прекомерна напрежба и можат да оддржуваат 1,5 до 2 пати од номиналната напрежба за кратко време. Меѓутоа, долга прекомерна напрежба може да предизвика прекумурење, што може да повреди изолаторскиот материјал. Затоа, индуктивните мотори обично се опремени со уреди за заштита од прекомерна напрежба, како термички реле или температурски сензори, за да се предотврати прекумурењето.

Капацитетот за прекомерна напрежба на индуктивните мотори зависи од нивниот дизајн. На пример, индуктивните мотори со обмотан ротор обично имаат подобар капацитет за прекомерна напрежба од моторите со клетчишки ротор, бидејќи стројот на роторот може да се регулира со користење на надворешни резистори.

Синхронен мотор:

Синхронните мотори имаат силен капацитет за прекомерна напрежба, особено тие со системи за екситација, кои можат да оддржуваат 2 до 3 пати од номиналната напрежба за кратко време. Меѓутоа, долга прекомерна напрежба исто така може да предизвика прекумурење.

Синхронните мотори се заштитени со различни начини, вклучувајќи заштита од прекомерен строј, заштита од губење на синхронизација и заштита од грешки во екситацијата. Заштитата од губење на синхронизација предотвратува моторот од губење на синхронизација под прекомерна напрежба, додека заштитата од грешки во екситацијата осигурува правилното функционирање на системот за екситација.

5. Применливи сценарија

Индуктивен мотор:

Индуктивните мотори се широко користени во индустријата, земјоделството и домашниот апарат, особено во примените каде што не е потребна висока прецизна контрола на брзината. Примери вклучуваат вентилатори, помпи и компресори.

Зборот за проста структура, ниска цена и лесна одржба, индуктивните мотори често се прв избор за многу примените.

Синхронен мотор:

Синхронните мотори се прифатливи за примените кои бараат висока прецизна контрола на брзината, како што се прецизни машински алатки, генератори и големи компресори. Нивната способност да одржуваат константна брзина и да достават висок фактор на моќ ги прави вредни во електричните системи за подобрување на ефикасноста на мрежата.

Синхронните мотори исто така се широко користени во примените кои бараат прецизна контрола на брзината и брз динамички одговор, како што се серво системи и роботика.

Заклучок

• Индуктивен мотор: Висок почетен строј, нисок почетен момент, брзина легално под синхронната брзина, бавен динамички одговор, прифатлив за општи индустријски и домашни применувања.

• Синхронен мотор: Карактеристиките на пусканје зависат од типот, строго синхронна брзина, брз динамички одговор, прифатлив за примените кои бараат висока прецизна контрола на брзината и подобрување на факторот на моќ.