Principiul de funcționare al unui motor sincron

ساختار و تحریک موتورهای همزمان

موتور همزمان از دو جزء اصلی تشکیل شده است: استاتور (بخش ثابت) و روتور (بخش چرخان). استاتور با یک منبع سه فاز AC تغذیه می‌شود، در حالی که روتور با یک منبع DC تحریک می‌شود.

اصل تحریک:
تحریک به فرآیند القاء میدان‌های مغناطیسی در هر دو بخش استاتور و روتور اشاره دارد، که آن‌ها را به الکترومگنت‌ها تبدیل می‌کند. این پیوند مغناطیسی برای تبدیل انرژی الکتریکی به چرخش مکانیکی ضروری است.

تولید میدان مغناطیسی در موتورهای همزمان

منبع سه فاز AC قطب‌های شمالی و جنوبی متناوب را در استاتور القاء می‌کند. از آنجا که منبع سینوسی است، قطبیت موج (مثبت/منفی) در هر نیم دور معکوس می‌شود و این باعث می‌شود قطب‌های شمالی و جنوبی استاتور متناوب شوند. این یک میدان مغناطیسی چرخان در استاتور ایجاد می‌کند.

میدان مغناطیسی روتور با یک منبع DC تثبیت می‌شود که قطبیت آن را ثابت نگه می‌دارد و یک میدان مغناطیسی ثابت ایجاد می‌کند—به این معنا که قطب‌های شمالی و جنوبی آن ثابت می‌مانند.

سرعت چرخش میدان مغناطیسی استاتور به عنوان سرعت همزمان شناخته می‌شود که توسط فرکانس منبع و تعداد قطب‌های موتور تعیین می‌شود.

تعامل قطب‌های مغناطیسی در موتورهای همزمان

وقتی قطب‌های مخالف استاتور و روتور هم‌خط شوند، یک نیروی جاذبه بین آن‌ها پدیدار می‌شود که گشتاور مخالف عقربه‌های ساعت را ایجاد می‌کند. گشتاور به عنوان معادل چرخشی نیرو، روتور را ترغیب می‌کند تا پشت سر قطب‌های مغناطیسی استاتور حرکت کند.

پس از هر نیم دور، قطبیت قطب‌های استاتور معکوس می‌شود. با این حال، لختی روتور—گرایش آن به مقاومت در برابر تغییرات حرکت—موقعیت خود را حفظ می‌کند. وقتی قطب‌های مشابه (شمال-شمال یا جنوب-جنوب) هم‌خط شوند، یک نیروی دافعه گشتاور عقربه‌های ساعت را ایجاد می‌کند.

برای تصور این موضوع، یک موتور دو قطبی را در نظر بگیرید: در شکل زیر، قطب‌های مخالف استاتور و روتور (N-S یا S-N) نیروهای جاذبه را القاء می‌کنند، مانند آنچه نشان داده شده است.

پس از نیم دور، قطب‌های استاتور معکوس می‌شوند. قطب مشابه استاتور و روتور رو به روی هم قرار می‌گیرند و نیروی دافعه بین آن‌ها پدیدار می‌شود.

گشتاور غیریکسوی تنها در یک نقطه روتور را تکان می‌دهد و به همین دلیل موتور همزمان خودآغازنده نیست.

مکانیسم شروع عملیات موتورهای همزمان

برای شروع عملیات، ابتدا روتور با یک محرک خارجی چرخانده می‌شود و قطبیت آن با میدان مغناطیسی چرخان استاتور هم‌خط می‌شود. با قفل شدن قطب‌های استاتور و روتور، گشتاور یکسویی ایجاد می‌شود که روتور را به چرخش در سرعت همزمان میدان استاتور می‌کشاند.

پس از همزمان‌سازی، موتور با سرعت ثابتی برابر با سرعت همزمان که توسط فرکانس منبع و تعداد قطب‌ها تعیین می‌شود، اجرا می‌شود.