Ein Synchronmotor ist ein Wechselstrommotor, der mit einer konstanten Geschwindigkeit arbeitet, die durch die Frequenz der Stromquelle und die Anzahl der Pole bestimmt wird. Im Gegensatz zu Asynchronmotoren arbeiten Synchronmotoren mit synchroner Geschwindigkeit ohne Schlupf.
Synchronmotoren werden in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, darunter
Industrielle Antriebe,
Energieerzeugung
Synchronkondensatoren zur Verbesserung des Leistungsfaktors und
Präzise Bewegungssteuerungssysteme.
Synchronmotoren halten die Synchronisation aufrecht, da der Rotor (Rotation) mit derselben Geschwindigkeit rotiert wie das drehende magnetische Feld des Stators.
Die Geschwindigkeit eines Synchronmotors ist proportional zur Frequenz der Stromquelle und umgekehrt proportional zur Anzahl der Pole im Motor.
Aufgrund ihrer festen Synchrongeschwindigkeit sind Synchronmotoren weniger effizient bei der Bewältigung wechselnder Lasten als Asynchronmotoren.
Wenn ein Synchronmotor die Synchronisation mit der Stromquelle verliert, arbeitet er nicht mehr effizient und muss möglicherweise neu synchronisiert werden, bevor er wieder gestartet werden kann.
Hilfsgeräte wie Dämpferwicklungen (oder) Startmotoren werden häufig verwendet, um Synchronmotoren vor der Synchronisierung mit der Stromquelle auf die Synchrongeschwindigkeit zu bringen.
Im Vergleich zu Asynchronmotoren bieten Synchronmotoren eine bessere
Leistungsfaktorkorrektur,
Höhere Effizienz unter konstanter Last und
Präzise Geschwindigkeitsregelung.
Um in verschiedenen Geschwindigkeiten zu laufen, benötigen Synchronmotoren externe Steuersysteme wie Frequenzumrichter (VFDs).
Ein Synchronmotor besteht aus einem Stator, einem Rotor, einem Erregersystem und gegebenenfalls einer Dämpferwicklung oder einem Startmechanismus.
Das Erregersystem erzeugt ein Magnetfeld, indem es Gleichstrom in die Rotorwicklungen einspeist.
Dieses Feld synchronisiert sich mit dem drehenden Magnetfeld des Stators, sodass der Motor mit Synchrongeschwindigkeit läuft.
Synchronmotoren hingegen verlassen sich auf das Erregersystem, um das für die Synchronisation mit dem Statorfeld erforderliche Magnetfeld bereitzustellen.
Es gibt zwei Arten:
Gleichstrom-Erregersysteme – die Gleichstrom verwenden, um den Rotor zu speisen, und
Dauermagneterregersysteme – die Dauermagnete im Rotor verwenden, um das Magnetfeld zu erzeugen.
Durch die Anpassung des Erregerstroms können Synchronmotoren ihren Leistungsfaktor ändern.
Der Leistungsfaktor des Motors kann verbessert oder korrigiert werden, indem der Erreger angepasst wird.
Die Dämpferwicklung hilft dem Motor beim Start, indem sie einen frühen Schlupf ermöglicht, bevor die Synchrongeschwindigkeit erreicht wird.
Sie unterstützt auch die Stabilität des Motors bei unerwarteten Lastschwankungen.
Synchronmotoren arbeiten normalerweise mit Synchrongeschwindigkeiten und könnten nicht die beste Lösung für Anwendungen sein, die bei niedriger Geschwindigkeit hohes Drehmoment erfordern, es sei denn, zusätzliche Verzahnungen (oder) Modifikationen werden verwendet.
Bei Synchronmotoren beinhaltet die Geschwindigkeitsregelung häufig die Steuerung des Erregers (oder) die Anpassung der Frequenz der Stromversorgung über Frequenzumrichter (VFDs).
Synchronreluktanzmotoren nutzen das Prinzip des Reluktanzdrehmoments und haben eine vereinfachte Rotorgeometrie ohne Wicklungen oder Magnete. Im Vergleich zu herkömmlichen Synchronmotoren haben sie das Potenzial für höhere Effizienz und einfachere Konstruktion.
Aufgrund ihrer Fähigkeit, die Synchronisation mit der Stromquelle aufrechtzuerhalten, können Synchronmotoren, die über die Synchrongeschwindigkeit hinaus arbeiten, als Generatoren fungieren und mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln.
Die Formel für die Synchrongeschwindigkeit in U/min lautet
Synchronmotor-Geschwindigkeit (U/min) = (120 x Frequenz) / Anzahl der Pole
Synchronmotor-Geschwindigkeit (U/min) = (120 x f) / P
Die Anzahl der Pole in einem Synchronmotor wird durch das Design und die Konstruktion des Motors bestimmt. Es ist ein fester Wert, den der Hersteller angibt.
In Anwendungen, die eine konstante Geschwindigkeit und ausgezeichnete Effizienz erfordern, wie
Industriepumpen,
Kompressoren, Ventilatoren und
Bestimmte Arten von Industriemaschinen,
werden Synchronmotoren gewählt.
Der Lastwinkel ist der Winkelunterschied zwischen den magnetischen Feldern des Stators und des Rotors.
Eine korrekte Anpassung des Lastwinkels ist entscheidend für die Effizienz und Synchronisation des Motors.
Synchronmotoren, bekannt als Synchronkondensatoren, können in bestimmten Bedingungen sowohl im Antriebsmodus als auch als Generatoren zur Erzeugung von elektrischer Energie für das Netz arbeiten.
Um Jaggen oder Instabilität in Synchronmotoren zu minimieren, werden verschiedene Steuersysteme und Stabilisierungstechnologien wie
Automatische Spannungsregler (AVRs) &
Netzstabilisierer (PSSs),
eingesetzt.
Die Optimierung des Erregersystems beeinflusst die Effizienz, Stabilität und Reaktion auf wechselnde Lasten des Motors sowie seinen Leistungsfaktor.