Princip fungování synchronního motoru

Struktura a vzrušení synchronních motorů

Synchronní motor se skládá ze dvou hlavních komponent: statoru (stacionární část) a rotoru (otáčející se část). Stator je napájen třífázovým střídavým proudem, zatímco rotor je vzrušen stejnosměrným proudem.

Princip vzrušení:
Vzrušení se týká procesu indukování magnetických polí v obou statoru a rotoru, transformující je na elektromagnety. Toto magnetické spojení je nezbytné pro převod elektrické energie na mechanické otáčení.

Generování magnetického pole v synchronních motorech

Třífázové střídavé napájení indukuje střídající se severní a jižní póly ve statoru. Protože napájecí proud je sinusoidální, jeho vlnová polarita (kladná/záporná) se mění každou půl periodu, což způsobuje, že severní a jižní póly statoru se střídají. Tímto se generuje otáčející se magnetické pole ve statoru.

Magnetické pole rotoru je ustaveno stejnosměrným napájením, které fixuje polaritu a vytváří stacionární magnetické pole – což znamená, že jeho severní a jižní póly zůstávají konstantní.

Otáčivá rychlost magnetického pole statoru se nazývá synchronní rychlost, která je určena frekvencí napájení a počtem pólů motoru.

Interakce magnetických pólů v synchronních motorech

Když se protilehlé póly statoru a rotoru zarovnají, vznikne mezi nimi přitahující síla, která generuje protisměrný moment. Moment, jako rotační ekvivalent síly, pohání rotor, aby následoval magnetické póly statoru.

Po každé půl periodě se polarita pólu statoru obrátí. Avšak inercie rotoru – jeho tendence odolávat změnám pohybu – udržuje jeho pozici. Když se shodné póly (sever-sever nebo jih-jih) zarovnají, vzniká odpuzující síla, která vytváří směrový moment.

Pro vizualizaci tohoto jevu si představte dvojpólový motor: na následujícím obrázku jsou protilehlé póly statoru a rotoru (N-S nebo S-N), které indukují přitahující síly, jak je znázorněno.

Po půl periodě se póly na statoru obrátí. Stejný pól statoru a rotoru se navzájem čelí a mezi nimi vzniká odpuzující síla.

Netunelový moment pulsující pouze v jednom místě způsobuje, že synchronní motor není samočinný.

Spouštěcí mechanismus synchronních motorů

Pro iniciování provozu je rotor nejprve roztočen externím pohonem, který zarovná jeho polaritu s otáčejícím se magnetickým polem statoru. Jak se póly statoru a rotoru zapojí, vzniká unidirekční moment, který tahá rotor k otáčení se synchronní rychlostí pole statoru.

Jakmile je synchronizace dosažena, motor běží konstantní rychlostí rovnou synchronní rychlosti, která je daná frekvencí napájení a počtem pólů.