Synchronimoottorin toimintaperiaate
Synkronimotorin rakenne ja jännittäminen
Synkronimotori koostuu kahdesta pääkomponentista: statorista (paikallaan oleva osa) ja rotorista (kiertävä osa). Statoriin syötetään kolmivaiheinen vaihtovirtalähde, kun taas rotorille syötetään suoravirtalähde.
Jännityksen periaate:
Jännitys tarkoittaa magneettisten kenttien aiheuttamista sekä statorissa että rotorissa, muuttaen ne sähkömagneetteiksi. Tämä magneettinen kytkentä on välttämätöntä sähköenergian muuntamiseksi mekaaniseksi pyörimiseksi.
Magneettikentän luominen synkronimotorissa
Kolmivaiheinen vaihtovirtalähde aiheuttaa vaihtuvat pohjois- ja etelänavat statorissa. Koska virtalähde on siniusmuotoinen, sen aallon polariteetti (positiivinen/negatiivinen) kääntyy joka puolikierto, mikä aiheuttaa statorin pohjois- ja etelänavien vaihtumisen. Tämä luo pyörivän magneettikentän statorissa.
Rotorin magneettikenttä luodaan suoravirtalähteellä, joka kiinnittää polariteetin ja luo paikallisen magneettikentän – eli sen pohjois- ja etelänavat pysyvät vakioina.
Statorin magneettikentän pyörimisnopeutta kutsutaan synkroninopeudeksi, joka määräytyy lähdenvirtauksen taajuuden ja motorin navojen määrän perusteella.
Magneettisten navojen vuorovaikutus synkronimotorissa
Kun statorin ja rotorin vastakkaiset navat sijoittuvat linjalle, niiden välille syntyy vetovoima, mikä luo vastapäiväistä liikutusmomenttia. Liikutusmomentti, joka on pyörimisen vastine voimasta, ajaa rotoria seuraamaan statorin magneettisia napeja.
Jokaisen puolikierron jälkeen statorin napapolariteetti kääntyy. Kuitenkin rotorin inertiatodennäköisyys – sen taipumus vastustaa liikkeen muutoksia – ylläpitää sen sijaintia. Kun samankaltaiset navat (pohjoinen-pohjoinen tai etelä-etelä) sijoittuvat linjalle, hylkivä voima luo myötäpäiväistä liikutusmomenttia.
Visualisoidaksesi tämän, harkitse 2-navaisen motorin tapausta: alla olevassa kuvassa vastakkaiset statorin ja rotorin navat (N-S tai S-N) aiheuttavat vetovoimia, kuten näytetty.
Puolikierron jälkeen statorin navat kääntyvät. Samankaltainen statorin ja rotorin napapari kohtaa toisensa, ja niiden välille kehittyy hylkivä voima.
Epäyhtenäisen liikutusmomentin pulsaatio saa rotorin värähtelehtimään vain yhdessä paikassa, ja siksi synkronimotori ei ole itsealoitteinen.
Synkronimotorin käynnistysmekanismi
Toiminnon aloittamiseksi rotorin käynnistää ensin ulkopuolinen ajuri, joka asettaa sen polariteetin statorin pyörivän magneettikentän kanssa yhteneväksi. Kun statorin ja rotorin navat yhdistyvät, syntyy yksisuuntainen liikutusmomentti, joka vie rotoria kiertämään statorin kentän synkroninopeudella.
Synkronoituaan moottori pyörii vakiona nopeudella, joka on sama kuin statorin kentän synkroninopeus, joka määräytyy lähdenvirtauksen taajuuden ja navojen määrän perusteella.
