Vivyo vya induki na moto ya sambamba ni vipi?

Sifa Zinazozimia kwa Mfumo wa Magari ya Induction na Synchronous

Magari ya induction (Induction Motor) na magari ya synchronous (Synchronous Motor) ni aina mbili za magari ya AC zinazofanana. Wanafanana sana katika muundo, kanuni za kufanya kazi, na sifa zinazozimia. Hapa chini ni tathmini ya sifa zinazozimia za aina hizi mbili za magari:

1. Sifa za Kuanza

Induction Motor:

Magari ya induction mara nyingi yana umeme mkubwa wa kuanza, mara 5 hadi 7 mara ya umeme uliyotathmini. Hii ni kwa sababu wakati wa kuanza, rotor unatoka, na slip s=1, ambayo huachiza umeme mkubwa kutokana na rotor windings.

Kutoka kwa nguvu ya kuanza ni chache, hasa wakati wa mizigo kamili, na inaweza kuwa tu 1.5 hadi 2 mara ya nguvu ya kuanza iliyotathmini. Ili kupunguza umeme wa kuanza na kuongeza nguvu ya kuanza, tunaweza kutumia soft starters au star-delta starters.

Mchakato wa kuanza wa motor ya induction ni asynchronus; motor huyakua polepole kutoka kwenye hali isiyomwekesho hadi kiwango cha umbali lakinahesabiwa kama synchronism.

Synchronous Motor:

Sifa za kuanza za magari ya synchronous yanategemea kwa aina yao. Kwa magari ya self-starting synchronous (kama vile magari ya permanent magnet synchronous motors au synchronous motors yenye starting windings), wanaweza kuanza kama magari ya induction lakini huwekwa synchronism na mfumo wa excitation wakati wanapopata kiwango cha umbali.

Kwa magari ya non-self-starting synchronous, vifaa vya nje (kama vile frequency converters au auxiliary motors) yanaweza kutumika kusaidia kuanza motor mpaka ipate kiwango cha umbali, baada ya hilo inaweza ingia moja kwa moja kwenye utaratibu wa synchronous operation.

Magari ya synchronous mara nyingi hutoa nguvu ya kuanza mkubwa, hasa wale wenye mfumo wa excitation, ambao wanaweza kutumia nguvu mkubwa wakati wa kuanza.

2. Sifa za Kufanya Kazi Steady-State

Induction Motor:

Kiwango cha haraka la motor ya induction linategemea kwa kiwango cha supply frequency lakini linamfufuliwa kidogo kuliko kiwango cha synchronous speed. Slip s hunaelezea tofauti kati ya kiwango cha kweli na kiwango cha synchronous, ambalo linajumuisha kutoka 0.01 hadi 0.05 (i.e., 1% hadi 5%). Slip ndogo hutoa ufanisi mkubwa, lakini nguvu ya kujaza hutumaini pia.

Sifa za nguvu na haraka ya motor ya induction ni parabolic, na nguvu maksimal inajiri kwenye slip maalum (kawaida critical slip). Wakati mizigo kianza kukua, kiwango cha haraka kinachukua kidogo, lakini motor huanza kufanya kazi bila matatizo.

Power factor wa motor ya induction ni chache, hasa wakati wa mizigo chache au haipo, inaweza kuwa chache kama 0.7. Wakati mizigo kianza kukua, power factor hupanda.

Synchronous Motor:

Kiwango cha haraka la motor ya synchronous linategemea kwa kiwango cha supply frequency na linamfufuliwa kabisa kwenye kiwango cha synchronous speed, bila kujali mabadiliko ya mizigo. Hii huchukua kiwango cha haraka kwa ufanisi, kufanya magari ya synchronous vyoweze kufanyiwa kazi kwenye mahitaji ya kiwango cha haraka sahihi.

Sifa za nguvu na haraka ya motor ya synchronous ni mstari wa endelea, unaelezea kwamba inaweza kutumia nguvu ya kijazo kwenye kiwango cha haraka cha synchronous bila mabadiliko yoyote. Ikiwa mizigo kimezidi uwezo wa nguvu wa motor, motor itakuwa si synchronism na itastop.

Magari ya synchronous yanaweza kudhibiti power factor kwa kubadilisha current ya excitation, kunaweza kutumia kwenye modes ya capacitive au inductive. Sifa hii huchukua magari ya synchronous vyoweze kusaidia kuboresha power factor wa grid ya umeme.

3. Sifa za Jibu la Zinazozimia

Induction Motor:

Jibu la zinazozimia la motor ya induction ni chache, hasa wakati mizigo kibadilika kwa uharaka. Kwa sababu ya inertia ya rotor na electromagnetic inertia, kuna muda wa kuwa kuelekea kwa motor ili kujitegemea kwa hali mpya ya mizigo. Hii inaweza kuchukua mabadiliko ya haraka, hasa kwenye mizigo mkubwa au mizigo mengi ya kuanza na kusimamisha.

Urefu wa kudhibiti kiwango cha haraka wa motor ya induction ni chache, mara nyingi inaweza kutumika kwa kubadilisha kiwango cha supply frequency (kama vile kutumia variable frequency drive). Lakini hii inaweza kuchukua upunguzo wa nguvu, hasa wakati wa kiwango cha haraka chache.

Synchronous Motor:

Jibu la zinazozimia la motor ya synchronous ni haraka, hasa wakati mizigo kibadilika. Tangu kiwango cha haraka cha motor kiengeze kwa kiwango cha supply frequency, inaweza kudhibiti kiwango cha haraka kwa ufanisi wakati mizigo kibadilika. Pia, jibu la nguvu la motor ya synchronous ni haraka, kutumia nguvu inayohitajika kwa muda mfupi.

Magari ya synchronous yanaweza kubadilisha nguvu na power factor kwa kubadilisha current ya excitation, kunaweza kutumia usimamizi wa uwiano wa vector au direct torque control (DTC) kwa ajili ya kudhibiti kiwango cha haraka na nguvu kwa ufanisi.

4. Uwezo wa Overload na Protection

Induction Motor:

Magari ya induction yanaweza kutumia overload kwa muda mfupi kwa 1.5 hadi 2 mara ya mizigo iliyotathmini. Lakini, kuanza kwa muda mrefu inaweza kuchukua overheat, kuchoma material ya insulation. Kwa hiyo, magari ya induction mara nyingi yana vifaa vya protection kama vile thermal relays au temperature sensors, kusaidia kupunguza overheat.

Uwezo wa overload wa magari ya induction unategemea kwa muundo. Kwa mfano, magari ya wound-rotor induction yanaweza kutumia overload bora kuliko squirrel-cage motors kwa sababu current ya rotor inaweza kudhibiti kwa kutumia resistors za nje.

Synchronous Motor:

Magari ya synchronous yanaweza kutumia overload mkubwa, hasa wale wenye mfumo wa excitation, ambao wanaweza kutumia 2 hadi 3 mara ya mizigo iliyotathmini kwa muda mfupi. Lakini, kuanza kwa muda mrefu inaweza kuchukua overheat.

Magari ya synchronous yanaweza kuhifadhiwa kwa njia mbalimbali, ikiwa ni overcurrent protection, loss-of-step protection, na excitation fault protection. Loss-of-step protection huchukua motor kutoka kusimamisha synchronism wakati mizigo kibadilika, na excitation fault protection huchukua kufanya kazi ya mfumo wa excitation.

5. Vyanzo vya Kutumia

Induction Motor:

Magari ya induction yanatumika sana kwenye viwanda, kilimo, na vifaa vya nyumbani, hasa kwenye mahitaji ambapo kudhibiti kiwango cha haraka sahihi halipatikani. Misal yamekuwa fans, pumps, na compressors.

Kwa sababu ya muundo wake chache, gharama chache, na rahisi ya kuhifadhi, magari ya induction mara nyingi yanaweza kuwa chaguo la kwanza kwa mahitaji mengi.

Synchronous Motor:

Magari ya synchronous yanaweza kutumika kwenye mahitaji ambapo kudhibiti kiwango cha haraka sahihi inahitajika, kama vile machine tools sahihi, generators, na compressors makubwa. Uwezo wao wa kudhibiti kiwango cha haraka na kutumia power factor mkubwa unaweza kutumika kwenye power systems kuboresha ufanisi wa grid.

Magari ya synchronous pia yanatumika sana kwenye mahitaji ambapo kudhibiti kiwango cha haraka na jibu la zinazozimia la haraka, kama vile servo systems na robotics.

Muhtasari

• Induction Motor: Umeme mkubwa wa kuanza, nguvu chache za kuanza, kiwango cha haraka chenye kidogo chache kuliko synchronous speed, jibu la zinazozimia chache, inaweza kutumika kwenye viwanda na nyumbani.

• Synchronous Motor: Sifa za kuanza zinategemea kwa aina, kiwango cha haraka cha synchronous, jibu la zinazozimia haraka, inaweza kutumika kwenye mahitaji ambapo kudhibiti kiwango cha haraka sahihi na kuboresha power factor.