المحرك المتزامن هو محرك كهربائي يعمل بسرعة ثابتة تحددها 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،
توليد الكهرباء،
محركات التكثيف المتزامنة لتصحيح عامل القوة، و
أنظمة التحكم بدقة في الحركة.
تحافظ المحركات المتزامنة على التزامن لأن الدوار يدور بنفس معدل المجال المغناطيسي 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 يتمكن من البدء مرة أخرى.
يتم استخدام أجهزة مساعدة مثل ملفات التخميد (أو) محركات التشغيل لتشغيل المحركات المتزامنة حتى تصل إلى السرعة المتزامنة قبل التزامن مع مصدر الطاقة.
مقارنة بالمحركات الحثية، توفر المحركات المتزامنة
تصحيح عامل القوة،
كفاءة أعلى تحت الحمل الثابت، و
تحكم دقيق في السرعة.
لتشغيل المحركات المتزامنة بأسرع مختلفة، تحتاج إلى أنظمة تحكم خارجية مثل محركات التردد المتغير (VFDs).
يتكون المحرك المتزامن من ستاتور، دوار، نظام تغذية مغناطيسية، وفي بعض الحالات، ملف تخميد أو آلية تشغيل.
يقوم نظام التغذية المغناطيسية بإنشاء مجال مغناطيسي بتزويد التيار المباشر لملفات الدوار.
يتم تزامن هذا المجال مع المجال المغناطيسي الدوار للستاتور، مما يسمح للمحرك بالعمل بسرعة متزامنة.
على الجانب الآخر، 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 تياراً مستمراً لتغذية الدوار، و
أنظمة التغذية المغناطيسية ذات المغناطيس الدائم – والتي تستخدم مغناطيساً دائماً في الدوار لإنشاء المجال المغناطيسي.
يمكن للمحرك المتزامن تعديل عامل قوته عن طريق ضبط تيار التغذية.
يمكن تحسين أو تصحيح عامل القوة للمحرك عن طريق تغيير التغذية.
يساعد ملف التخميد المحرك في التشغيل عن طريق السماح ببعض الانزلاق المبكر قبل الوصول إلى السرعة المتزامنة.
كما أنه يساعد في استقرار المحرك أثناء التقلبات غير المتوقعة للأحمال.
تعمل المحركات المتزامنة عادة بسرعات متزامنة وقد لا تكون الخيار الأمثل للتطبيقات التي تتطلب عزم دوران عالي عند سرعات منخفضة إلا إذا تم استخدام تروس إضافية (أو) تعديلات.
في المحركات المتزامنة، غالباً ما يشمل ضبط السرعة إدارة التغذية (أو) تعديل تردد مصدر الطاقة عبر محركات التردد المتغير (VFDs).
تستخدم المحركات المتزامنة المعتمدة على التردّد مبدأ عزم التردّد وتتميز بتصميم دوار مبسط بدون ملفات أو مغناطيس. مقارنة بالمحركات المتزامنة التقليدية، لديها إمكانية لتحقيق كفاءة أفضل وبساطة في التصميم.
بفضل قدرتها على الحفاظ على التزامن مع مصدر الطاقة، يمكن للمحركات المتزامنة التي تعمل بسرعة أعلى من السرعة المتزامنة أن تعمل كمولدات، تقوم بتحويل الطاقة الميكانيكية إلى الطاقة الكهربائية.
معادلة دورة الدقيقة للسرعة المتزامنة هي
سرعة المحرك المتزامن (دورة/دقيقة) = (120 × التردد) / عدد الأقطاب
سرعة المحرك المتزامن (دورة/دقيقة) = (120 × f)/P
يحدد عدد الأقطاب في المحرك المتزامن بواسطة تصميم المحرك وبنائه. إنه خاصية ثابتة يحددها الشركة المصنعة.
في التطبيقات التي تتطلب سرعة ثابتة وكفاءة عالية، مثل
المضخات الصناعية،
المضغوطات والمراوح، و
أنواع معينة من 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 لضمان كفاءة المحرك والتزامنه.
يمكن للمحرك المتزامن، المعروف باسم المحرك المتكاثف المتزامن، أن يعمل في وضع الدفع ويقوم أيضاً بتوليد الكهرباء للشبكة كمولد في ظروف معينة.
لتجنب التذبذب أو عدم الاستقرار في المحركات المتزامنة، يتم استخدام العديد من أنظمة التحكم والتكنولوجيات الاستقرار، مثل
أجهزة التنظيم الآلية للجهد (AVRs) و
أجهزة استقرار النظام الكهربائي (PSSs)،
تُستخدم.