Синхронний двигун - Energie Plus The Site

Синхронний двигун

energie

Загальність

Синхронний двигун - це також двигун, що використовується для моторизації ліфтів. Останні кілька років цей тип двигуна повернувся в силу поряд з розробкою приводів зі змінною швидкістю.

Принцип роботи

Синхронний двигун складається, як і асинхронний двигун, із статора і ротора, розділених повітряним зазором. Різниця лише в конструкції ротора. На малюнку нижче показаний ротор з помітними полюсами, що складаються з постійних магнітів або електромагнітів, що живляться постійним струмом.

Після запуску двигун працює синхронно з обертовим полем. Порожні осі полюсів обертового поля та ротора однакові. Під навантаженням осі трохи зміщені. Швидкість синхронного двигуна постійна незалежно від навантаження. Також зверніть увагу, що:

  • Навантаження (система ліфта) не повинна перевищувати пускової сили між ротором і полем, що обертається.
  • Крутний момент двигуна пропорційний напрузі на його клемах.

Характеристика

Переваги та недоліки синхронного двигуна перераховані нижче:

1). Тому це допомагає виправити загальний cos φ електроустановки.

  • швидкість двигуна постійна незалежно від навантаження (цікаво у випадку з ліфтами).
  • Він витримує значні перепади напруги, не зупиняючись.
  • ...

    • Статор

    Статор трифазного двигуна (найпоширеніший середньої та великої потужності), як випливає з назви, є статичною частиною синхронного двигуна. Він дуже схожий на статор асинхронних двигунів. В основному він складається з:

    • туші,
    • підшипники,
    • несучі фланці,
    • вентилятор, що охолоджує двигун,
    • кришка, що захищає вентилятор.

    Внутрішня частина статора по суті містить:

    • багатошаровий залізний сердечник, щоб направляти магнітний потік,
    • обмотки (або мідні обмотки) трьох фаз, розміщені в вирізах сердечника.

    У трифазному двигуні є мінімум три обмотки, зміщені одна від одної на 120 °, як показано на схемі нижче.

    Варіація швидкості в залежності від кількості пар полюсів.

    Коли обмотки статора обходять трифазним струмом, вони створюють магнітне поле, що обертається зі швидкістю синхронізму. Швидкість синхронізму є функцією частоти мережі живлення (50 Гц в Європі) і кількості пар полюсів. Оскільки частота фіксована, частота обертання двигуна може змінюватися залежно від кількості пар полюсів.

    Полюсні пари 1 2 3 4 6
    Кількість полюсів 2 4 6 8 12
    n0 [об/хв] 3000 1500 1000 750 500

    Ротор

    Ротор - це рухома частина синхронного двигуна. Наприклад, механічно приєднавшись до лебідки ліфта, він створить крутний момент двигуна, здатний забезпечити роботу для підйому та опускання кабіни ліфта. По суті, він складається з послідовності Північного та Південного полюсів, інтеркальованих у вигляді постійних магнітів або котушок збудження, що несуться постійним струмом. Отже, існує два типи двигунів:

    • з постійними магнітами,
    • намотаний ротор.

    Ротор з постійним магнітом

    Це двигуни, які можуть сприймати великі струми перевантаження для швидкого запуску. Пов’язані з електронними варіаторами швидкості, вони знаходять своє місце в певних програмах моторизації ліфтів, коли домагаються певної компактності та швидкого прискорення (наприклад, багатоповерхові будинки).

    Обмотаний ротор

    Цей тип машин є реверсивним, оскільки вони можуть працювати з частотою обертання двигуна, як і в режимі генератора. Для середніх та великих потужностей синхронні двигуни із намотаним ротором, пов’язані з приводом зі змінною швидкістю, є високопродуктивними машинами.

    Як показано на малюнку нижче, ротор складається із стоси феромагнітних дисків. Як і в статорі двигуна, обмотки розміщені в виїмках ротора і електрично з'єднані з кінцевими кільцями вала. Потужність постійного струму подається через вузол щіткового кільця.

    Регулювання швидкості обертання

    Контроль швидкості обертання синхронного двигуна є важливим для багатьох застосувань.

    Наступне співвідношення дозволяє визначити, які параметри можуть впливати на швидкість обертання.
    Ми маємо:

    • n0 = швидкість обертового поля [об/хв].
    • n = швидкість обертання вала двигуна [об/хв].

    • f = частота мережі [Гц].
    • p = кількість пар полюсів статора.

    Таким чином, можна контролювати швидкість обертання, втручаючись у:

    • кількість пар полюсів (двигун із змінною кількістю полюсів),
    • частота мережі.

    Регулювання частоти

    В даний час швидкість синхронних двигунів управляється електронно за допомогою приводів зі змінною швидкістю. З цієї причини ми тут будемо говорити лише про контроль частоти, який на сьогоднішній день є найбільш поширеним. Враховуючи необхідність запуску синхронного двигуна з допоміжною системою (ротор не може «вловити» обертається поле статора, яке занадто швидке 3000 [об/хв]), перетворювач частоти, пов'язаний з синхронним двигуном, дозволяє запускати його з низька або навіть нульова частота статора.

    Без втрати потужності швидкістю обертання двигуна можна керувати, змінюючи частоту та напругу, оскільки швидкість обертання обертового поля на статорі змінюється.

    Зверніть увагу, що крутний момент синхронного двигуна не змінюється залежно від швидкості, оскільки немає ковзання.

    Зміна швидкості при постійному крутному моменті (синхронний двигун).

    Управління синхронним двигуном за допомогою варіатора частоти демонструє певні переваги; а саме:

    • Обмеження пускового струму (порядку 1,5 рази номінального струму),
    • Постійний крутний момент незалежно від частоти обертання двигуна.