Синхронный двигатель - это двигатель переменного тока, который работает на постоянной скорости, определяемой частотой питания и числом полюсов. В отличие от асинхронных двигателей, синхронные двигатели работают на синхронной скорости без скольжения.
Синхронные двигатели используются в различных приложениях, включая
Приводы промышленного оборудования,
Генерация электроэнергии,
Синхронные конденсаторы для коррекции коэффициента мощности, и
Системы точного управления движением.
Синхронные двигатели поддерживают синхронизм, так как ротор вращается (вращение) с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле статора.
Скорость синхронного двигателя пропорциональна частоте источника питания и обратно пропорциональна числу полюсов в двигателе.
Из-за их установленных характеристик синхронной скорости, синхронные двигатели менее эффективны при работе с переменными нагрузками по сравнению с асинхронными двигателями.
Когда синхронный двигатель теряет синхронизм с источником питания, он перестает работать эффективно и может потребовать повторной синхронизации перед тем, как его можно будет снова запустить.
Для запуска синхронных двигателей до синхронной скорости перед синхронизацией с источником питания обычно используются вспомогательные устройства, такие как демпферные обмотки или пусковые двигатели.
По сравнению с асинхронными двигателями, синхронные двигатели обеспечивают большую
Коррекцию коэффициента мощности,
Высокую эффективность при постоянной нагрузке, и
Точное управление скоростью.
Для работы на различных скоростях синхронным двигателям требуются внешние системы управления, такие какчастотные преобразователи (ЧП).
Синхронный двигатель состоит из статора, ротора, системы возбуждения, и в некоторых случаях, демпферной обмотки или пускового механизма.
Система возбуждения создает магнитное поле, подавая постоянный ток на обмотки ротора.
Это поле синхронизируется с вращающимся магнитным полем статора, позволяя двигателю работать на синхронной скорости.
Синхронные двигатели, с другой стороны, зависят от системы возбуждения, чтобы обеспечить магнитное поле, необходимое для синхронизма со статорным полем.
Существует два типа:
Системы возбуждения постоянным током – которые используют постоянный ток для питания ротора, и
Системы возбуждения постоянными магнитами – которые используют постоянные магниты в роторе для создания магнитного поля.
Синхронные двигатели могут регулировать свой коэффициент мощности, изменяя ток возбуждения.
Коэффициент мощности двигателя можно улучшить или скорректировать, изменяя возбуждение.
Демпферная обмотка помогает двигателю запускаться, позволяя некоторому начальному проскальзыванию до достижения синхронной скорости.
Она также помогает стабилизировать работу двигателя при неожиданных колебаниях нагрузки.
Синхронные двигатели обычно работают на синхронной скорости и могут не быть лучшим решением для приложений, требующих высокого крутящего момента на низкой скорости, если не используются дополнительные передачи или модификации.
Управление скоростью синхронных двигателей часто включает управление возбуждением или изменение частоты питания через частотные преобразователи (ЧП).
Синхронные двигатели с магнитным резистором используют принцип резистивного момента и имеют упрощенную форму ротора без обмоток или магнитов. По сравнению с традиционными синхронными двигателями, они могут обеспечивать более высокую эффективность и простоту конструкции.
Благодаря своей способности поддерживать синхронизм с источником питания, синхронные двигатели, работающие выше синхронной скорости, могут функционировать как генераторы, преобразуя механическую энергию в электрическую.
Формула для расчета синхронной скорости в оборотах в минуту (об/мин) следующая
Синхронная скорость (об/мин) = (120 x Частота) / Количество полюсов
Синхронная скорость (об/мин) = (120 x f) / P
Количество полюсов в синхронном двигателе определяется конструкцией и производством двигателя. Это фиксированная характеристика, указанная производителем.
В приложениях, требующих постоянной скорости и высокой эффективности, таких как
Промышленные насосы,
Компрессоры, вентиляторы, и
Некоторые виды промышленного оборудования,
Выбирают синхронные двигатели.
выбираются синхронные двигатели.
Угол нагрузки - это угловая разница между магнитными полями статора и ротора.
Правильная настройка угла нагрузки критически важна для эффективности и синхронизма двигателя.
Синхронные двигатели, известные как синхронные конденсаторы, могут работать в режиме привода, а также генерировать электроэнергию в сеть в качестве генераторов в определенных условиях.
Для минимизации охоты или нестабильности в синхронных двигателях применяются различные системы управления и стабилизирующие технологии, такие как
Автоматические регуляторы напряжения (АРН) и
Стабилизаторы энергосистем (СЭС).
применяются.