Prinsip Paggana ng Synchronous Motor

Struktura at Excitation ng Synchronous Motors

Ang synchronous motor ay binubuo ng dalawang pangunahing bahagi: ang stator (hindi gumagalaw na bahagi) at ang rotor (gumagalaw na bahagi). Ang stator ay pinapagana ng isang three-phase AC supply, habang ang rotor ay ipinapagana ng isang DC supply.

Prinsipyong Excitation:
Ang excitation ay tumutukoy sa proseso ng pagbuo ng mga magnetic field sa parehong stator at rotor, na nagbabago sila sa mga electromagnet. Ang magnetic coupling na ito ay mahalaga para sa pagbabago ng electrical energy sa mechanical rotation.

Pagbuo ng Magnetic Field sa Synchronous Motors

Ang three-phase AC supply ay nagbibigay ng alternating north at south poles sa stator. Dahil sinusoidal ang supply, ang polarity ng wave (positive/negative) nito ay nababago bawat half-cycle, kaya ang north at south poles ng stator ay nag-aalternate. Ito ang nagbibigay ng rotating magnetic field sa stator.

Ang magnetic field ng rotor ay itinatayo ng isang DC supply, na nagsisiguro ng polarity at lumilikha ng stationary magnetic field—ibig sabihin, ang north at south poles nito ay mananatiling constant.

Ang rotational speed ng magnetic field ng stator ay tinatawag na synchronous speed, na nakadetermina ng supply frequency at bilang ng poles ng motor.

Paggalawan ng Magnetic Pole sa Synchronous Motors

Kapag ang opposite poles ng stator at rotor ay magkakasundo, umaangat ang isang attractive force sa pagitan nila, na nagbabago sa counterclockwise torque. Ang torque, bilang rotational equivalent ng force, ay nagpapatakbo ng rotor upang sundin ang magnetic poles ng stator.

Bawat half-cycle, ang polarity ng pole ng stator ay nababago. Gayunpaman, ang inertia ng rotor—ang kanyang tendensya na labanan ang mga pagbabago sa motion—ay nagsusundan pa rin ng kanyang posisyon. Kapag ang like poles (north-north o south-south) ay magkakasundo, ang repulsive force ay nagbabago sa clockwise torque.

Para visualisyon, isipin ang 2-pole motor: sa larawan sa ibaba, ang opposite stator-rotor poles (N-S o S-N) ay nagbibigay ng attractive forces, tulad ng ipinapakita.

Pagkatapos ng half cycle, ang mga pole sa stator ay nababago. Ang parehong pole ng stator at rotor ay naghaharap sa isa't isa, at ang force of repulsion ay bumubuo sa pagitan nila.

Ang non-unidirectional torque ay nagpapatakbo ng rotor lamang sa isang lugar, at dahil dito, ang synchronous motor ay hindi self-starting.

Mechanism ng Pagsisimula ng Synchronous Motors

Upang simulan ang operasyon, unang ini-spin ang rotor ng isang external drive, na sinusunod ang polarity nito sa rotating magnetic field ng stator. Habang ang mga poles ng stator at rotor ay nagkokonekta, ang unidirectional torque ay nabubuo, na nagpapatakbo ng rotor sa synchronous speed ng field ng stator.

Kapag synchronized na, ang motor ay tumatakbo sa isang constant speed na katumbas ng synchronous speed, na itinakda ng supply frequency at bilang ng poles.