מהו מנוע AC סינכרוני? מה הם המאפיינים של מנועים סינכרוניים AC
מנוע סינכרוני AC הוא מנוע הנעה במהירות קבועה שמהירות הרוטור שלו שומרת על קשר פרופורציונלי קבוע עם תדר הכוח. הוא נמצא בשימוש נרחב במכשור אלקטרוני, ציוד משרדי מודרני, מכונות טקסטיל וכו'. מנועים סינכרוניים הם מנועי AC, ופיתולי הסטטור זהים למנועים אסינכרוניים. מהירות סיבוב הרוטור שלו זהה למהירות השדה המגנטי המסתובב שנוצר על ידי פיתול הסטטור, ולכן הוא נקרא מנוע סינכרוני. בגלל זה, הזרם של המנוע הסינכרוני הוא לפני המתח בשלב, כלומר, המנוע הסינכרוני הוא עומס קיבולי. מסיבה זו, במקרים רבים משתמשים במנועים סינכרוניים לשיפור מקדם ההספק של מערכת אספקת החשמל. מנוע AC סינכרוני
מאפיינים
מנוע סינכרוני לתפעול מנוע. מכיוון שהמנוע הסינכרוני יכול לפעול בגורם הספק מוביל על ידי התאמת זרם העירור, מועיל לשפר את גורם ההספק של רשת החשמל. לכן, ציוד בקנה מידה גדול, כמו מפוחים בקנה מידה גדול, משאבות מים, טחנות כדורים, מדחסים, טחנות גלגול וכו', מונעים בדרך כלל על ידי מנועים סינכרוניים. יתרון זה בולט במיוחד כאשר משתמשים במנוע סינכרוני בציוד בקנה מידה גדול עם מהירות נמוכה. בנוסף, מהירות המנוע הסינכרוני נקבעת לחלוטין על ידי תדר הכוח. כאשר התדר קבוע, גם מהירות המנוע קבועה, והיא אינה משתנה עם העומס. לתכונה זו יש משמעות רבה במערכות הילוכים מסוימות, במיוחד מערכות הילוכים סינכרוניות מרובות מכונות ומערכות ויסות מהירות מדויק. גם יציבות הפעולה של המנוע הסינכרוני גבוהה יחסית. מנועים סינכרוניים פועלים בדרך כלל תחת עירור יתר, ויכולת עומס היתר שלהם גדולה מזו של מנועים אסינכרוניים מקבילים. המומנט של מנוע אסינכרוני הוא פרופורציונלי לריבוע המתח, בעוד המומנט של מנוע סינכרוני נקבע על ידי מכפלת המתח והכוח האלקטרו-מוטורי הפנימי שנוצר על ידי זרם העירור של המנוע' הוא, רק פרופורציונלי להספק הראשון של המתח. כאשר מתח הרשת יורד לפתע לכ-80% מהערך הנקוב, מומנט המנוע האסינכרוני יורד לרוב לכ-64%, ומפסיק לפעול עקב העומס הבלתי נייד; בעוד מומנט המנוע הסינכרוני לא יורד הרבה, וניתן לאלץ אותו עירור כדי להבטיח את הפעולה היציבה של המנוע.
מבנה מבנה המנוע הסינכרוני זהה בעצם לזה של הגנרטור הסינכרוני, וגם הרוטור מחולק לקטבים בולטים ולקטבים נסתרים. אבל רוב המנועים הסינכרוניים הם מסוג קוטב בולט. צורת ההתקנה מחולקת גם לאופקי ואנכי. על מנת לפתור את בעיית ההתנעה של מנוע סינכרוני, לרוב מותקנת על הרוטור סלילה מתנע. זה גם יכול לדכא תנודות במהלך הפעולה, אז זה נקרא גם סלילה מנחת. בנוסף למבנה המסורתי הנ"ל, קיים גם מבנה רוטור מוט טופר ללא מגע הזזה. אם לוקחים מנוע 6 קוטבים כדוגמה, שני סטים של קטבים מגנטיים בצורת טפרים מותקנים זה מול זה על הציר המסתובב. קבוצה אחת בולטת 3 גופי מוט בציר ימינה על צלחת הטופר; הקבוצה השנייה מותקנת בצד ימין בכיוון ההפוך, כך שדיסק הטופר בולט 3 גופי מוט שמאלה בציר. הקוטביות של שתי קבוצות הקטבים המגנטיים הפוכה. לאחר ההרכבה, המשטח ההיקפי החיצוני של הקוטב המגנטי אינו עוד משטח אריח עגול כמו מנוע מוט בולט נפוץ, אלא משטח אריח בצורת טריז, כלומר, קשת הקוטב בקצה האחד ארוכה מהקצה השני. כל צורת הרוטור מוצגת באיור. מתפתל השדה מותקן בקצה החיצוני של העול משני הצדדים. השטף המגנטי שנוצר על ידו עובר דרך מרווח האוויר הראשי הרוחבי gm בין הקטבים N ו-S, פערי האוויר הציריים g1 ו-g2 בין הרוטור והסטטור, ולאחר מכן נסגר דרך מכסה הקצה והבסיס, כפי שמוצג על ידי קו מקווקו באיור. על מנת למנוע מהשטף המגנטי לקצר דרך הפיר, הפיר צריך להיות עשוי מפלדה לא מגנטית; או שיש לחלק את הפיר ל-3 חלקים, החלק האמצעי עשוי מפלדה לא מגנטית. היתרון העיקרי של מבנה זה הוא שאין פיתול בחלק המסתובב, ואין מגע הזזה בין טבעת האספן למברשת, כך שהפעולה אמינה, מבנה הבידוד פשוט והתחזוקה נוחה. אבל המעגל המגנטי העיקרי שלו ארוך ויש לו יותר פערי אוויר, מה שמגביר את ההספק הנדרש לעירור; לבית המנוע יש מגנטיות חזקה, שתגרום להתחממות המיסב; וגם הציר המסתובב חייב להיות מבודד מגנטי. לכן, סוג זה של מנוע לא זכה לקידום נרחב, והוא משמש רק בכמה אירועים מיוחדים, והקיבולת הכללית אינה עולה על כמה מאות קילוואט.
הפעלת מנוע סינכרוני יכולה לייצר רק מומנט ממוצע במהירות הסינכרונית. אם הסטטור מחובר לרשת באופן מיידי והרוטור מתרגש על ידי DC בעת התנעה, השדה המגנטי המסתובב של הסטטור מסתובב מיד במהירות סינכרונית, והשדה המגנטי של הרוטור נייח זמנית בגלל האינרציה של הרוטור והאלקטרומגנטי מומנט שנוצר בשלב זה יהיה חיובי או שלילי. מתחלפים והערך הממוצע שלו הוא אפס, כך שהמנוע לא יכול להתניע מעצמו. כדי להפעיל מנוע סינכרוני, יש להשתמש בשיטות אחרות. יש בעיקר את שתי השיטות הבאות.
①שיטת התנעה אסינכרונית: התקן סלילה התנעה מסוג כלוב על נעל הקוטב המגנטי הראשי של המנוע. בעת ההפעלה, קצר תחילה את פיתול העירור דרך נגד, ולאחר מכן חבר את פיתול הסטטור לרשת. בהסתמך על המומנט האלקטרומגנטי האסינכרוני של פיתול ההתחלה כדי לגרום למנוע להתקרב למהירות הסינכרונית, ולאחר מכן להעביר את זרם העירור לתוך פיתול העירור כדי לבסס את השדה המגנטי של הקוטב הראשי, ניתן להשתמש במומנט האלקטרומגנטי הסינכרוני כדי למשוך רוטור המנוע למהירות הסינכרונית.
②שיטת התנעה של מנוע עזר: בדרך כלל, מנוע אינדוקציה עם מספר מוט זהה לזה של המנוע הסינכרוני (הקיבולת היא כ-10-15% מהמכונה הראשית) משמש כמנוע העזר, והמכונה הראשית מונעת למהירות הקרובה ל המהירות הסינכרונית, ולאחר מכן הכוח מועבר לסטטור של המכונה הראשית, וזרם העירור עובר בפיתול העירור כדי למשוך את המארח למהירות הסינכרונית.