اصول کار موتور همگام

ساختار و تحریک موتورهای همگام

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

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

تولید میدان مغناطیسی در موتورهای همگام

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

میدان مغناطیسی روتر با یک منبع DC ایجاد می‌شود که قطبیت آن را ثابت می‌کند 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 همگام شناخته می‌شود که توسط فرکانس تأمین و تعداد قطب‌های موتور تعیین می‌شود.

تعامل قطب‌های مغناطیسی در موتورهای همگام

وقتی قطب‌های مقابل استاتور و روتر هم‌خط شوند، یک نیروی جاذبه بین آن‌ها پدیدار می‌شود که گشتاور مخالف عقربه‌های ساعت ایجاد می‌کند. گشتاور به عنوان معادل چرخشی نیرو، روتر 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 روتر—یعنی تمایل آن به مقاومت در برابر تغییر در حرکت—موقعیت خود را حفظ می‌کند. وقتی قطب‌های مشابه (شمال-شمال یا جنوب-جنوب) هم‌خط شوند، یک نیروی دافعه گشتاور عقربه‌های ساعت ایجاد می‌کند.

برای تصور این موضوع، یک موتور ۲ قطبی را در نظر بگیرید: در شکل زیر، قطب‌های مقابل استاتور و روتر (N-S یا S-N) نیروهای جاذبه را القا می‌کنند، همان‌طور که نشان داده شده است.

پس از نیم دور، قطب‌های استاتور معکوس می‌شوند. قطب یکسان استاتور و روتر یکدیگر را مواجه می‌کنند و نیروی دافعه بین آن‌ها پدیدار می‌شود.

گشتاور غیر یک‌سویه فقط در یک نقطه روتر را نوسان می‌دهد و به همین دلیل موتور همگام خودرو نیست.

مکانیسم شروع عمل موتورهای همگام

برای شروع عمل، ابتدا روتر با یک درایو خارجی چرخانده می‌شود تا قطبیت آن با میدان مغناطیسی چرخان استاتور هم‌خط شود. با قفل شدن قطب‌های استاتور و روتر، گشتاور یک‌سویه‌ای ایجاد می‌شود که روتر را به چرخش در سرعت همگام میدان استاتور می‌کشاند.

پس از همزمان‌سازی، موتور با سرعت ثابتی برابر با سرعت همگام که توسط فرکانس تأمین و تعداد قطب‌ها تعیین می‌شود، کار می‌کند.