Принцип роботи синхронного двигуна

Структура та збудження синхронних двигунів

Синхронний двигун складається з двох основних компонентів: статора (нерухома частина) та ротора (рухома частина). Статор живиться трьохфазним постійним струмом, а ротор - постійним струмом.

Принцип збудження:
Збудження вказує на процес індукції магнітних полів як у статорі, так і у роторі, перетворюючи їх на електромагніти. Це магнітне з'єднання необхідне для перетворення електричної енергії на механічне обертання.

Генерація магнітного поля в синхронних двигунах

Трьохфазне питання створює чергування північних та південних полюсів у статорі. Оскільки питання є синусоїдальним, його хвильова полярність (позитивна/негативна) змінюється кожні половини циклу, що призводить до чергування північних та південних полюсів статора. Це створює обертове магнітне поле у статорі.

Магнітне поле ротора створюється за допомогою постійного струму, який фіксує полярність та створює нерухоме магнітне поле, тобто його північні та південні полюси залишаються сталими.

Обертові швидкості магнітного поля статора називають синхронною швидкістю, яка визначається частотою живлення та кількістю полюсів двигуна.

Взаємодія магнітних полюсів в синхронних двигунах

Коли протилежні полюси статора та ротора збігаються, виникає притягальна сила між ними, що генерує контрпоправну пару. Пара, як обертовий еквівалент сили, приводить до того, що ротор слідує за магнітними полюсами статора.

Після кожні половини циклу полярність полюсів статора змінюється. Проте інерція ротора - його схилення до опору змінам у русі - зберігає його положення. Коли однакові полюси (північ-північ або південь-південь) збігаються, відштовхуюча сила створює годинниковою стрілкою пару.

Щоб уявити це, розгляньте 2-полюсний двигун: на малюнку нижче показано, як протилежні полюси статора та ротора (N-S або S-N) індукують притягальні сили, як показано.

Після половини циклу полюси на статорі змінюються. Те ж полюс статора та ротора зустрічаються, і між ними виникає відштовхуюча сила.

Невід’ємна пара, що пульсує, заставляє ротор коливатися лише в одному місці, тому синхронний двигун не може самостійно запускатися.

Механізм запуску синхронних двигунів

Для запуску спочатку ротор обертається за допомогою зовнішнього приводу, вирівнюючи його полярність з обертовим магнітним полем статора. Коли полюси статора та ротора з'єднуються, створюється невід’ємна пара, яка притягує ротор до обертання з синхронною швидкістю магнітного поля статора.

Після синхронізації двигун працює з постійною швидкістю, яка дорівнює синхронній швидкості, яка фіксується частотою живлення та кількістю полюсів.