Značilnost sinhronih elektromotorjev je, da imata magnetni tok in rotor enako hitrost vrtenja. Iz tega razloga rotor elektromotorja ne spremeni svoje hitrosti, ko se obremenitev poveča. Na rotorju je navitje, ki ustvarja magnetno polje.
Včasih se uporabljajo močni trajni magneti. Običajno je pri sinhronih strojih toliko navitij na rotorju, kot jih je na statorju. Tako se izkaže, da izenačimo hitrost vrtenja magnetnega toka in rotorja. Obremenitev, ki je povezana z motorjem, sploh ne vpliva na hitrost.
Zasnova električnega motorja
Naprava sinhronega motorja je sestavljena iz naslednjih elementov:
- Fiksni del je stator, na katerem so navitja.
- Mobilni rotor, včasih imenovan induktor ali armatura.
- Sprednji in zadnji pokrov.
- Ležaji, nameščeni na rotorju.
Med armaturo in statorjem je prost prostor. Navitja so položena v utore, v njih so povezanazvezda. Takoj, ko se na motor nanese napetost, začne tok teči skozi navitje armature. Okoli induktorja nastane magnetno polje. Toda stator je tudi pod napetostjo. In tu nastopi magnetni tok. Ta polja so zamaknjena drug od drugega.
Kako deluje sinhroni motor
V sinhronih strojih so elektromagneti na statorju poli, saj delujejo na enosmerni tok. Skupno obstajata dve shemi, po katerih sta statorska navitja povezana:
- Salifole.
- Implicitni pol.
Za zmanjšanje magnetne odpornosti in optimizacije pogojev za prehod polja se uporabljajo jedra iz feromagnetov. Na voljo so tako v statorju kot v rotorju.
Izdelani so iz posebnih razredov električnega jekla, ki vsebuje ogromno takega elementa, kot je silicij. S tem je mogoče znatno zmanjšati vrtinčni tok, pa tudi povečati električni upor kovine.
Delovanje sinhronih elektromotorjev temelji na interakciji polov statorja in rotorja. Ob zagonu pospeši do hitrosti toka. V takih pogojih elektromotor deluje v sinhronem načinu.
Način zagona s pomožnim elektromotorjem
Prej so bili uporabljeni posebni zagonski motorji, ki so bili povezani z motorjem s pomočjo mehanskih naprav (jermenski pogon, veriga itd.). Med zagonom se je rotor začel vrteti in postopoma pospeševati,dosegel sinhrono hitrost. Po tem je motor sam začel delovati. Točno to je princip delovanja sinhronega motorja, ne glede na zasnovo in proizvajalca.
Predpogoj je, da mora imeti zagonski motor moč približno 15 % moči pospešenega motorja. Ta moč je povsem dovolj za zagon katerega koli sinhronega motorja, tudi če je nanj priključena majhna obremenitev. Ta metoda je precej zapletena, stroški celotne opreme pa se močno povečajo.
Sodobna metoda lansiranja
Sodobni dizajni sinhronih motorjev niso opremljeni s takšnimi vezji za overclocking. Uporablja se drugačen sprožilni sistem. Približno na ta način se vklopi sinhroni stroj:
- S pomočjo reostata se navitja rotorja zaprejo. Posledično pride do kratkega stika armature, kot pri preprostih asinhronih motorjih.
- Rotor ima tudi navitje veveričje kletke, ki pomirja in preprečuje nihanje armature med sinhronizacijo.
- Takoj ko armatura doseže minimalno vrtilno hitrost, se enosmerni tok priključi na njena navitja.
- Če se uporabljajo trajni magneti, je treba uporabiti zunanje zagonske motorje.
Obstajajo kriogenski sinhroni elektromotorji, ki uporabljajo zasnovo obrnjenega tipa. Vzbujevalna navitja so izdelana izsuperprevodni materiali.
Prednosti sinhronih strojev
Asinhroni in sinhroni motorji imajo zelo podobne zasnove, vendar še vedno obstajajo razlike. Pri slednjem je očitna prednost v tem, da vzbujanje poteka iz vira enosmernega toka. V tem primeru lahko motor deluje z zelo visokim faktorjem moči. Obstajajo tudi druge prednosti sinhronih motorjev:
- Delajo po napihnjeni stopnji. To vam omogoča zmanjšanje porabe energije in tudi znatno zmanjša tokovne izgube. Učinkovitost sinhronega stroja bo veliko večja od učinkovitosti asinhronega motorja z enako močjo.
- Navor je neposredno odvisen od napetosti v omrežju. Tudi če se napetost v omrežju zmanjša, bo moč ostala.
Še vedno pa se asinhroni stroji uporabljajo veliko pogosteje kot sinhroni. Dejstvo je, da imajo veliko zanesljivost, preprosto zasnovo, ne potrebujejo dodatnega vzdrževanja.
Slabosti sinhronih motorjev
Izkazalo se je, da imajo sinhroni stroji veliko več slabosti. Tukaj so samo glavni:
- Vezje sinhronega motorja je precej zapleteno, sestavljeno je iz velikega števila elementov. Zaradi tega so stroški naprave zelo visoki.
- Za napajanje induktorja uporabite stalen virtok. To močno zaplete celotno konstrukcijo.
- Postopek za zagon elektromotorja je precej zapleten kot pri asinhronih strojih.
- Hitrost rotorja je mogoče prilagoditi samo s frekvenčnimi pretvorniki.
Na splošno so prednosti bistveno večje od slabosti sinhronih motorjev. Zaradi tega se zelo pogosto uporabljajo tam, kjer je treba voditi neprekinjen neprekinjen proizvodni proces, kjer ni treba pogosto ustavljati in zaganjati opreme. Sinhrone stroje najdemo v mlinih, drobilnicah, črpalkah, kompresorjih. Redko se izklopijo, delujejo skoraj nenehno. Z uporabo takšnih motorjev je mogoče doseči znatne prihranke energije.
