Silnik synchroniczny to silnik prądu przemiennego, który pracuje z stałą prędkością określoną przez częstotliwość zasilania i liczbę biegunów. Silniki synchroniczne, w przeciwieństwie do silników indukcyjnych, działają z prędkością synchroniczna bez poślizgu.
Silniki synchroniczne są stosowane w różnych zastosowaniach, w tym
Napędy przemysłowe,
Generowanie energii elektrycznej,
Synchroniczne kondensatory korekcji mocy czynnej, oraz
Systemy precyzyjnego sterowania ruchem.
Silniki synchroniczne utrzymują synchronizację, ponieważ rotor obraca się (obrót) z taką samą prędkością jak wirujący pole magnetyczne statora.
Prędkość silnika synchronicznego jest proporcjonalna do częstotliwości źródła zasilania i odwrotnie proporcjonalna do liczby biegunów w silniku.
Ze względu na ich charakterystyczne właściwości prędkości synchronicznej, silniki synchroniczne są mniej efektywne w radzeniu sobie z zmiennymi obciążeniami niż silniki indukcyjne.
Gdy silnik synchroniczny traci synchronizację ze źródłem zasilania, przestaje działać efektywnie i może być konieczne jego ponowne zsynchronizowanie przed ponownym uruchomieniem.
Do uruchamiania silników synchronicznych często używane są pomocnicze urządzenia, takie jak wirowki tłumiące (lub) silniki startowe, które pomagają osiągnąć prędkość synchroniczną przed zsynchronizowaniem ze źródłem zasilania.
W porównaniu do silników indukcyjnych, silniki synchroniczne zapewniają lepszą
Korekcję mocy czynnej,
Większą wydajność pod stałym obciążeniem, oraz
Precyzyjne sterowanie prędkością.
Aby pracować na różnych prędkościach, silniki synchroniczne wymagają zewnętrznych systemów sterujących, takich jak napędy zmiennoprądowe o zmiennych częstotliwościach (VFDs).
Silnik synchroniczny składa się ze statora, rotora, systemu wzbudzenia i, w niektórych przypadkach, wirowki tłumiącej lub mechanizmu startowego.
System wzbudzenia generuje pole magnetyczne, dostarczając prąd stały do zwinięć rotora.
To pole synchronizuje się z wirującym polem magnetycznym statora, umożliwiając silnikowi pracę z prędkością synchroniczną.
Silniki synchroniczne, z drugiej strony, polegają na systemie wzbudzenia, aby dostarczyć pole magnetyczne niezbędne do synchronizacji z polem statora.
Istnieją dwa rodzaje:
Systemy wzbudzenia prądem stałym – które używają prądu stałego do napędzania rotora, oraz
Systemy wzbudzenia permanentnymi magnesami – które używają permanentnych magnesów w rotora do generowania pola magnetycznego.
Regulując prąd wzbudzenia, silniki synchroniczne mogą modyfikować swoją moc czynną.
Moc czynna silnika może zostać poprawiona lub skorygowana poprzez modyfikację wzbudzenia.
Wirowka tłumiąca pomaga silnikowi w uruchamianiu, pozwalając na pewien początkowy poślizg przed osiągnięciem prędkości synchronicznej.
Pomaga również w stabilności silnika podczas niespodziewanych fluktuacji obciążenia.
Silniki synchroniczne zwykle działają z prędkościami synchronicznymi i mogą nie być najlepszym rozwiązaniem dla aplikacji wymagających wysokiego momentu przy niskich prędkościach, chyba że zostaną zastosowane dodatkowe przekładnie (lub) modyfikacje.
W silnikach synchronicznych regulacja prędkości często obejmuje zarządzanie wzbudzeniem (lub) modyfikację częstotliwości zasilania za pomocą napędów zmiennoprądowych o zmiennych częstotliwościach (VFDs).
Silniki synchroniczne oporne wykorzystują zasadę momentu oporu i mają uproszczoną formę rotora bez zwinięć lub magnesów. W porównaniu do tradycyjnych silników synchronicznych mają potencjał do większej wydajności i prostszej konstrukcji.
Dzięki zdolności do utrzymania synchronizacji ze źródłem zasilania, silniki synchroniczne działające powyżej prędkości synchronicznej mogą działać jako generatory, przekształcając energię mechaniczną w energię elektryczną.
Wzór na prędkość synchroniczną w obrotach na minutę (RPM) to
Prędkość synchroniczna silnika (RPM) = (120 X Częstotliwość) / Liczba biegunów
Prędkość synchroniczna silnika (RPM) = (120 X f)/P
Liczba biegunów w silniku synchronicznym jest określona przez projekt i konstrukcję silnika. Jest to stała cecha, którą określa producent.
W zastosowaniach wymagających stałe prędkości i wysokiej wydajności, takich jak
Przemysłowe pomp