עקרון הפעולה של מנוע סינכרוני
מבנה והשראה של מנועים סינכרוניים
המנוע הסינכרוני מורכב משני רכיבים עיקריים: הסטטור (חלק נייח) והרוטור (חלק מסתובב). הסטטור מופעל על ידי אספקת זרם חילופין בתלת פאזה, בעוד שהרוטור מופעל על ידי אספקת זרם ישר.
השראה מתייחסת לתהליך שלเหนות מגנטית הן בסטטור והן ברוטור, הממירים אותם לאלקטרומגנטים. הקישור המגנטי הזה חיוני להמרת אנרגיה חשמלית לסיבוב מכני.
יצירת שדה מגנטי במנועים סינכרוניים
הספק התלת-פאזי מפיק קטבים צפוניים ודרומיים מתחלפים בסטטור. מאחר והספק הוא סינוסואידלי, קוטביות הגל (חיובי/שלילי) שלו מתהפכת כל מחצית מחזור, מה שגורם לקטבים הצפוניים והדרומיים של הסטטור להתחלף. זה יוצר שדה מגנטי מסתובב בסטטור.
שדה המגנט של הרוטור נקבע על ידי אספקת זרם ישר, שמקבע את הקוטביות ויוצר שדה מגנטי נייח – כלומר, קטבי הצפון והדרום שלו נשארים קבועים.
מהירות הסיבוב של שדה המגנט של הסטטור נקראת מהירות סינכרונית, המתקבעת על ידי תדירות האספקה ומספר הקטבים של המנוע.
הפעולה בין קטבים מגנטיים במנועים סינכרוניים
כאשר קטבים מנוגדים של הסטטור והרוטור מתאימים, מופיע כוח משיכה ביניהם, המפיק מומנט נגד כיוון השעון. המומנט, כשקולו הסיבובי של כוח, מוביל את הרוטור לעקוב אחרי קטבי המגנט של הסטטור.
לאחר כל מחצית מחזור, קוטביות קטבי הסטטור מתהפכת. עם זאת, התמדת הרוטור – הנטייה שלו להתנגד לשינויים בתנועה – שומרת על מיקומו. כאשר קטבים דומים (צפון-צפון או דרום-דרום) מתאימים, כוח הדחה יוצר מומנט עם כיוון השעון.
כדי להמחיש זאת, נחשוב על מנוע בעל שני קטבים: בסרטוט שלהלן, קטבים מנוגדים של הסטטור והרוטור (N-S או S-N) מפיקים כוחות משיכה, כפי שמוצג.
אחרי המחצית של המחזור, הקטבים על הסטטור מתהפכים. אותו קטב של הסטטור והרוטור פונים אחד כלפי השני, ומופיע כוח הדחה ביניהם.
המומנט שאינו חד כיווני גורם לרוטור לנדוד במקום אחד בלבד, ובגלל כך המנוע הסינכרוני אינו מתחיל באופן עצמאי.
กลанизם ההפעלה של מנועים סינכרוניים
כדי להתחיל את ההפעלה, הרוטור מופעל לראשונה על ידי מנוע חיצוני, המתאים את הקוטביות שלו לשדה המגנטי הסובב של הסטטור. כשהקטבים של הסטטור והרוטור מתאימים, מופק מומנט חד כיווני, המשך את הרוטור לסובב במהירות הסינכרונית של שדה הסטטור.
ברגע שהם מסונכרנים, המנוע פועל במהירות קבועה השווה למהירות הסינכרונית, המתקבעת על ידי תדירות האספקה ומספר הקטבים.
