Szinkronmotor működési elve

Szinkronmotorok szerkezete és felkobzása

A szinkronmotor két fő részből áll: a státorból (a helyben maradó rész) és a rotorból (a forgó rész). A státor háromfázisú áramellátást kap, míg a rotor egyenáramos ellátásra kerül.

Felkobzás elve:
A felkobzás a státorban és a rotorban indukált mágneses mezőket jelenti, amelyek elektromágnesekké alakítják őket. Ez a mágneses kötés alapvető a villamos energia mechanikus forgásra történő átalakításához.

Mágneses mező generálása szinkronmotorokban

A háromfázisú áramellátás váltakozó északi és déli pólust indukál a státorban. Mivel az ellátás szinuszos, hullámának polaritása (pozitív/negatív) minden fél ciklusonként fordul meg, ezáltal a státor északi és déli pólusa is váltakozik. Ez egy forgó mágneses mezőt generál a státorban.

A rotor mágneses mezője egyenáramos ellátással jön létre, ami rögzíti a polaritást, és egy állomány mágneses mezőt hoz létre – tehát északi és déli pólusa állandó marad.

A státor mágneses mezőnek a forgási sebessége a szinkronsebesség, amit az ellátás frekvenciája és a motor pólok száma határoz meg.

Mágneses pólusok kölcsönhatása szinkronmotorokban

Amikor a státor és a rotor ellenkező pólusai egybeillenek, vonzó erő jön létre közöttük, ami ellenkező irányú nyomatékot generál. A nyomaték, mint a forgó erő, a rotort arra ösztönzi, hogy kövesse a státor mágneses pólusait.

Minden fél ciklus után a státor pólusainak polaritása megváltozik. Azonban a rotor inerciája – azaz annak tendenciája, hogy ellenálljon a mozgás változásának – megtartja helyzetét. Amikor hasonló pólusok (észak-észak vagy déli-déli) egybeillenek, taszító erő jön létre, ami egyirányú nyomatékot hoz létre.

Ehhez képest, vegyünk egy 2-pólos motort: az alábbi ábrán az ellenkező státor-rotor pólusok (N-S vagy S-N) vonzó erőket indítanak, ahogy látható.

A fél ciklus után a státor pólusai megfordulnak. Ugyanazon pólusokkal szemben néz a státor és a rotor, és közöttük taszító erő alakul ki.

A nem egyirányú nyomaték csak egy helyen pulzál a rotorral, és ezen okból a szinkronmotor nem indítja önmagát.

Szinkronmotorok indítási mechanizmusa

Az üzembe állításhoz először külső hajtóművel forgatják a rotort, hogy polaritása a státor forgó mágneses mezőjével egyezzen meg. Ahogy a státor és a rotor pólusai egymásba illeszkednek, egyirányú nyomaték jön létre, ami a rotort a státor mezőjének szinkron sebességére húzza.

Miután szinkronizálódott, a motor állandó sebességgel működik, ami a szinkronsebesség, amit az ellátás frekvenciája és a pólusok száma határoz meg.