المحرك المتزامن هو محرك كهربائي يعمل بسرعة ثابتة محددة بواسطة تردد مصدر الطاقة وعدد الأقطاب. على عكس المحركات الحثية، تعمل المحركات المتزامنة بسرعة متزامنة بدون انزلاق.
تستخدم المحركات المتزامنة في مجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك
محركات الدفع الصناعي،
إنتاج الطاقة،
محركات التزامن المكثفة لتصحيح معامل القدرة، و
أنظمة التحكم بدقة في الحركة.
تحافظ المحركات المتزامنة على التزامن لأن الدوار يدور بنفس معدل المجال المغناطيسي الدوار للستاتور.
تناسب سرعة المحرك المتزامن مع تردد مصدر الطاقة وتكون عكسياً تناسبياً مع عدد الأقطاب في المحرك.
بسبب خصائص السرعة المتزامنة الثابتة، تكون المحركات المتزامنة أقل كفاءة في التعامل مع الأحمال المتغيرة مقارنة بالمحركات الحثية.
عندما يفقد المحرك المتزامن تزامنه مع مصدر الطاقة، يتوقف عن العمل بكفاءة وقد يحتاج إلى إعادة التزامن قبل أن يمكن إعادة تشغيله.
غالباً ما يتم استخدام أجهزة مساعدة مثل ملفات التخميد (أو) محركات بداية لتشغيل المحركات المتزامنة حتى تصل إلى السرعة المتزامنة قبل التزامن مع مصدر الطاقة.
مقارنة بالمحركات الحثية، توفر المحركات المتزامنة
تصحيح معامل القدرة،
كفاءة أعلى تحت الحمل الثابت، و
تحكم دقيق في السرعة.
لتشغيل المحركات المتزامنة بسرعات مختلفة، تحتاج إلى أنظمة تحكم خارجية مثلمحركات التردد المتغير (VFDs).
يتكون المحرك المتزامن من ستاتور، دوار، نظام تغذية مغناطيسية، وفي بعض الحالات، ملف تخميد أو جهاز بدء.
يقوم نظام التغذية المغناطيسية بإنشاء مجال مغناطيسي بتزويد التيار المباشر للفائف الدوار.
هذا المجال يتزامن مع المجال المغناطيسي الدوار للستاتور، مما يسمح للمحرك بالعمل بسرعة متزامنة.
تعتمد المحركات المتزامنة على نظام التغذية المغناطيسية لتوفير المجال المغناطيسي اللازم للتزامن مع مجال الستاتور.
هناك نوعان:
أنظمة التغذية المغناطيسية ذات التيار المستمر – والتي تستخدم التيار المستمر لتغذية الدوار، و
أنظمة التغذية المغناطيسية ذات المغناطيس الدائم – والتي تستخدم المغناطيس الدائم في الدوار لإنشاء المجال المغناطيسي.
يمكن للمحركات المتزامنة تعديل معامل قدرتها عن طريق ضبط تيار التغذية.
يمكن تحسين أو تصحيح معامل القدرة للمحرك عن طريق تغيير التغذية.
يساعد ملف التخميد المحرك في البدء بتسهيل بعض الانزلاق المبكر قبل الوصول إلى السرعة المتزامنة.
كما أنه يساعد في استقرار المحرك أثناء التقلبات غير المتوقعة للأحمال.
عادة ما تعمل المحركات المتزامنة بسرعات متزامنة وقد لا تكون الحل الأمثل للتطبيقات التي تتطلب عزمًا عاليًا عند سرعات منخفضة إلا إذا تم استخدام تروس إضافية (أو) تعديلات.
في المحركات المتزامنة، غالباً ما يشمل تنظيم السرعة إدارة التغذية (أو) تغيير تردد مصدر الطاقة عبر محركات التردد المتغير (VFDs).
تستخدم المحركات المتزامنة ذات التردّد مبدأ عزم التردّد وتميز بتصميم دوار مبسط بدون ملفات أو مغناطيس. مقارنة بالمحركات المتزامنة التقليدية، لها إمكانية لتحقيق كفاءة أفضل وبساطة في البناء.
بفضل قدرتها على الحفاظ على التزامن مع مصدر الطاقة، يمكن للمحركات المتزامنة التي تعمل بأكثر من السرعة المتزامنة أن تعمل كمولدات، حيث تقوم بتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية.
صيغة حساب السرعة المتزامنة بالدورة في الدقيقة هي
سرعة المحرك المتزامن (RPM) = (120 × التردد) / عدد الأقطاب
سرعة المحرك المتزامن (RPM) = (120 × f) / P
يحدد عدد الأقطاب في المحرك المتزامن بناءً على تصميم وبناء المحرك. إنه خاصية ثابتة يحددها الصانع.
في التطبيقات التي تتطلب سرعة ثابتة وكفاءة عالية، مثل
المضخات الصناعية،
المضغوطات والمراوح، و
بعض أنواع الآلات الصناعية،
تُختار المحركات المتزامنة.
تُختار المحركات المتزامنة.
زاوية الحمل هي الفرق الزاوي بين المجالات المغناطيسية للستاتور والدوار.
من الضروري ضبط زاوية الحمل بشكل صحيح للحفاظ على كفاءة المحرك والتزامنه.
يمكن للمحركات المتزامنة، المعروفة باسم المكثفات المتزامنة، أن تعمل في وضع التشغيل وأن تنتج طاقة كهربائية إلى الشبكة كمولدات في ظروف معينة.
لتقليل التذبذب أو عدم الاستقرار في المحركات المتزامنة، يتم استخدام العديد من أنظمة التحكم والتكنولوجيات المثبتة مثل
أجهزة التنظيم التلقائية للجهد (AVRs) و
أجهزة استقرار النظام الكهربائي (PSSs).
تُستخدم.
تحسين نظام التغذية المغناطيسية يؤثر على كفاءة واستقرار المحرك ورد فعله للأحمال المتغيرة وكذلك معامل قدرته.