Arbejdsprincip for en synkronmotor

Struktur og opsigtsmekanisme af synkronmotorer

Synkronmotoren består af to primære komponenter: stator (den stillestående del) og rotor (den roterende del). Stator spændes op med en trefasestrøm, mens rotor opsigtes med en gennemstrøm.

Opsigtsprincip:
Opsigt henviser til processen med at inducere magnetiske felter både i stator og rotor, der omdanner dem til elektromagneter. Denne magnetiske kobling er afgørende for at omforme elektrisk energi til mekanisk rotation.

Generering af magnetfelt i synkronmotorer

Trefasestrømmen inducerer alternerende nord- og sulpoler i stator. Da strømmen er sinusformet, vender dens bølgepolæritet (positiv/negativ) om hvert halvcyklus, hvilket fører til, at stators nord- og sulpoler skifter. Dette genererer et roterende magnetfelt i stator.

Rotors magnetfelt oprettes af en gennemstrøm, som fastsætter polærheden og skaber et statiskt magnetfelt – det vil sige, dets nord- og sulpoler forbliver konstante.

Rotationshastigheden af stators magnetfelt kaldes synkronhastighed, som bestemmes af strømfrekvensen og motorens antal poler.

Interaktion mellem magnetpoler i synkronmotorer

Når modsatte poler af stator og rotor er justeret, opstår der en tiltrækkelig kraft mellem dem, der genererer mod uret drejende drejetorque. Drejetorque, som er det rotationsmæssige ækvivalent af kraft, driver rotoren til at følge stators magnetpoler.

Efter hvert halvcyklus vender stators polepolærhed om. Men rotors træghed – dens tendens til at modstå ændringer i bevægelse – opretholder dens position. Når like poler (nord-nord eller sulsul) er justeret, skaber en afvisende kraft med uret drejende drejetorque.

For at visualisere dette, tænk på en 2-polarmotor: i figuren nedenfor inducerer modsatte stator-rotorpoler (N-S eller S-N) tiltrækkelige kræfter, som vist.

Efter halvcyklussen vender polerne på stator om. Samme pol på stator og rotor står over for hinanden, og en afvisende kraft udvikler sig mellem dem.

Den ikke-enrettede drejetorque pulsere rotoren kun på ét sted, og derfor kan synkronmotoren ikke starte selv.

Startmekanisme for synkronmotorer

For at indlede drift, bliver rotoren først sat i gang af en ekstern drev, der justerer dens polærhed med stators roterende magnetfelt. Når stator- og rotorpolerne låses sammen, genereres en enrettet drejetorque, der trækker rotoren til at rotere med stators feltets synkronhastighed.

Når de er synkroniserede, kører motoren med en konstant hastighed, der er lig med synkronhastigheden, som er fastsat af strømfrekvensen og antallet af poler.