Een synchrone motor is een wisselstroommotor die op een constante snelheid draait, bepaald door de frequentie van de voeding en het aantal polen. Synchrone motoren, in tegenstelling tot asynchrone motoren, werken op synchrone snelheid zonder slip.
Synchrone motoren worden gebruikt in verschillende toepassingen, waaronder
industriële aandrijvingen,
energieopwekking
synchrone condensatoren voor vermogensfactorcorrectie, en
precisiebewegingscontrolesystemen.
Synchrone motoren behouden synchronisatie omdat de rotor roteert (rotatie) met dezelfde snelheid als het roterende magnetische veld van de stator.
De snelheid van een synchrone motor is evenredig aan de frequentie van de voeding en omgekeerd evenredig aan het aantal polen in de motor.
Vanwege hun vaste synchrone snelheidseigenschappen zijn synchrone motoren minder efficiënt bij het afhandelen van variabele belastingen dan asynchrone motoren.
Wanneer een synchrone motor de synchronisatie met de voeding verliest, werkt hij niet langer efficiënt en moet hij mogelijk opnieuw gesynchroniseerd worden voordat hij kan worden herstart.
Hulpapparaten zoals demperwindingen (of) startmotoren worden vaak gebruikt om synchrone motoren op te brengen tot synchrone snelheid voordat ze gesynchroniseerd worden met de voeding.
In vergelijking met asynchrone motoren bieden synchrone motoren grotere
vermogensfactorcorrectie,
hogere efficiëntie onder constante belasting, en
precisiesnelheidsregeling.
Om op verschillende snelheden te draaien, hebben synchrone motoren externe regelsystemen nodig, zoals variabele frequentiedrives (VFDs).
Een synchrone motor bestaat uit een stator, een rotor, een opwekkingsysteem en, in sommige gevallen, een demperwinding of een startmechanisme.
Het opwekkingsysteem genereert een magnetisch veld door directe stroom te leveren aan de rotorwindingen.
Dit veld synchroniseert met het roterende magnetische veld van de stator, waardoor de motor op synchrone snelheid kan draaien.
Synchrone motoren daarentegen zijn afhankelijk van het opwekkingsysteem om het magnetische veld te leveren dat nodig is voor synchronisatie met het statorveld.
Er zijn twee types:
DC-opwekkingsystemen – die gebruik maken van DC-stroom om de rotor te voeden, en
Permanent magneet-opwekkingsystemen – die permanente magneten in de rotor gebruiken om het magnetische veld te genereren.
Door de opwekkingsstroom aan te passen, kunnen synchrone motoren hun vermogensfactor wijzigen.
De vermogensfactor van de motor kan worden verbeterd of gecorrigeerd door de opwekking te wijzigen.
De demperwinding helpt de motor bij het starten door enige vroege slip toe te laten voordat de synchrone snelheid wordt bereikt.
Het helpt ook bij de stabiliteit van de motor tijdens onverwachte belastingschommelingen.
Synchrone motoren functioneren normaal gesproken op synchrone snelheden en kunnen niet de beste oplossing zijn voor toepassingen die hoge koppels vereisen bij lage snelheden, tenzij extra versnellingen (of) modificaties worden toegepast.
Bij synchrone motoren betreft snelheidsregeling vaak het beheren van de opwekking (of) het aanpassen van de frequentie van de voeding via variabele frequentiedrives (VFDs).
Synchrone remreluctantie-motoren maken gebruik van het principe van remreluctantiekoppel en hebben een vereenvoudigde rotorsvorm zonder windingen of magneten. In vergelijking met traditionele synchrone motoren hebben ze het potentieel voor hogere efficiëntie en eenvoudiger constructie.
Vanwege hun vermogen om synchronisatie met de voeding te behouden, kunnen synchrone motoren die boven de synchrone snelheid werken als generators fungeren, waarbij ze mechanische energie omzetten in elektrische energie.
De formule voor de synchrone snelheid in toeren per minuut (RPM) is
Snelheid van synchrone motor (RPM) = (120 X Frequentie) / Aantal polen
Snelheid van synchrone motor (RPM) = (120 X f)/P
Het aantal polen in een synchrone motor wordt bepaald door het ontwerp en de constructie van de motor. Het is een vaste eigenschap die door de fabrikant wordt gespecificeerd.
In toepassingen die constante snelheid en uitstekende efficiëntie vereisen, zoals
industriële pompen,
compressoren, ventilatoren, en
bepaalde soorten industriële machines,
worden synchrone motoren
gekozen.
De belastingshoek is het hoekverschil tussen de magnetische velden van de stator en de rotor.
Een juiste instelling van de belastingshoek is cruciaal voor de efficiëntie en synchronisatie van de motor.
Synchrone motoren, bekend als synchrone condensatoren, kunnen in drijvende modus werken terwijl ze in specifieke omstandigheden elektrische energie naar het net opwekken als generators.
Om jagen of instabiliteit in synchrone motoren te minimaliseren, worden verschillende regelsystemen en stabiliserende technologieën, zoals
Automatische spanningregelaars (AVRs) &
Stabilisatoren voor energienetwerken (PSSs),
toegepast.
Het optimaliseren van het opwekkingsysteem beïnvloedt de eff