במערכות החשמל אנו משתמשים בתעשיות, תחנות כוח או צרכים ביתיים, מנועים וגנרטורים הפכו לדבר נפוץ. עם הדרישה למערכות חסכוניות באנרגיה ופחות צריכת חשמל, נראה המצאת דגמים חדשים של מכשירים חשמליים אלה. גורם החישוב הבסיסי עבור מנועים וגנרטורים פעולה אמינה הוא גורם כוח . זהו היחס בין ההספק המופעל לעומת הכוח הנדרש. בדרך כלל, סך ההספק הנצרך בתעשיות ובמפעלים מחושב על פי גורם ההספק. לכן, צריך לשמור על גורם כוח תמיד באחדות. אך עקב עליית כוח תגובתי במכשירים אלה גורם הכוח פוחת. כדי לשמור על גורם הכוח באחדות מוצגות שיטות רבות. הרעיון המוטורי הסינכרוני הוא אחד מהם.
מהו מנוע סינכרוני?
ההגדרה של מנוע סינכרוני קובעת כי 'An מנוע זרם חילופין שבו במצב יציב, סיבוב הפיר מסונכרן עם תדירות הזרם המופעל '. המנוע הסינכרוני פועל כמנוע זרם חילופין, אך כאן המספר הכולל של הסיבובים שנעשו על ידי הפיר שווה למספר השלם של תדר הזרם המופעל.
מנוע סינכרוני
המנוע הסינכרוני אינו מסתמך על זרם אינדוקציה לעבודה. במנועים אלה, בניגוד למנוע אינדוקציה, קיימים אלקטרומגנטים זרם זרם מרובי שלבים המדינה ר , המייצר שדה מגנטי מסתובב. כאן הרוטור הוא של מגנט קבוע שמתסנכרן עם השדה המגנטי המסתובב ומסתובב סינכרוני לתדירות הזרם המופעלת עליו.
תכנון מנוע סינכרוני
סטאטור ורוטור הם רכיבים עיקריים של המנוע הסינכרוני. כאן מסגרת הסטאטור כוללת צלחת עטיפה אליה מחוברים מקשי מקשים וצלעות היקפיות. תומכות, תושבות מסגרת משמשות לתמיכה במכונה. כדי לרגש פיתולי שדה עם DC, משתמשים בטבעות החלקה ובמברשות.
רוטורים גליליים ועגולים משמשים ליישום 6 מוט. נעשה שימוש ברוטורי מוט בולטים כאשר נדרשת כמות גדולה יותר של מוטות. בניית המנוע הסינכרוני והאלטרנטור הסינכרוני דומים.
עקרון עבודה מוטורי סינכרוני
עבודה של מנועים סינכרוניים תלויה באינטראקציה של השדה המגנטי של הסטטור עם השדה המגנטי של הרוטור. הסטטור מכיל פיתולי 3 פאזות ומסופק בהספק תלת פאזי. לפיכך, סלילה של סטטור מייצרת שדה מגנטי מסתובב בשלושה שלבים. אספקת DC ניתנת לרוטור.
הרוטור נכנס לשדה המגנטי המסתובב המיוצר על ידי הסטטור המתפתל ומסובב בסנכרון. עכשיו ה מהירות המנוע תלוי בתדירות הזרם המסופק.
מהירות המנוע הסינכרוני נשלטת על ידי תדר הזרם המופעל. ניתן לחשב את מהירות המנוע הסינכרוני כ-
Ns = 60f / P = 120f / p
איפה, f = תדירות זרם ה- AC (הרץ)
p = המספר הכולל של הקטבים לכל שלב
P = מספר הקטבים הכולל של הקטבים לכל שלב.
אם מוחל העומס העומד על עומק התקלה, המנוע לא מסונכרן. סלילת הסטטור התלת-פאזית נותנת את היתרון בקביעת כיוון הסיבוב. במקרה של סלילה חד פאזית, לא ניתן להפיק את כיוון הסיבוב והמנוע יכול להתחיל בשני הכיוונים. כדי לשלוט על כיוון הסיבוב במנועים סינכרוניים אלה, יש צורך בסידורי התחלה.
שיטות התחלה של מנוע סינכרוני
רגע האינרציה של הרוטור מפסיק את ההתנעה העצמית של המנועים הסינכרוניים הגדולים. בגלל האינרציה הזו של הרוטור, לא ייתכן שרוטור יסתנכרן עם השדה המגנטי של הסטטור ממש בהפעלת הכוח. אז נדרש מנגנון נוסף שיסייע לרוטור להסתנכרן.
סלילת אינדוקציה כלולה במנועים הגדולים המייצרים מומנט מספיק הנדרש להאצה. עבור מנועים גדולים מאוד, כדי להאיץ את המכונה הפרוקה, משתמשים במנוע פוני. שינוי תדר זרם הסטטור, מנועים המופעלים אלקטרונית יכולים להאיץ אפילו ממהירות האפס.
עבור מנועים קטנים מאוד, כאשר רגע האינרציה של הרוטור והעומס המכני הם קטנים באופן רצוי, הם יכולים להתחיל ללא כל שיטות התחלה.
סוגי מנוע סינכרוני
בהתאם לשיטת המגנטיזציה של הרוטור, ישנם שני סוגים של מנועים סינכרוניים -
- לא מתרגש.
- זרם ישר נרגש.
מנוע לא נרגש
במנועים אלה, הרוטור ממוגנט על ידי שדה הסטטור החיצוני. הרוטור מכיל שדה מגנטי קבוע. פלדה קשירה גבוהה כגון פלדת קובלט משמשת לייצור הרוטור. אלה מסווגים כמנועים קבועים, רתיעה, והיסטרזה.
- במנועים סינכרוניים קבועים של מגנטים, משתמשים במגנט קבוע יחד עם פלדה לעיצוב הרוטור. יש להם שדה מגנטי קבוע ברוטור, ולכן לא ניתן להשתמש בפיתול אינדוקציה להתנעה. משמשים כמנועי מעלית ללא הילוכים.
- במנוע רתידות, הרוטור מורכב מיציקת פלדה עם מוטות מוקרנים. כדי למזער את אדוות המומנט, מוטות הרוטור הם פחות מעמודי הסטטור. מכיל כלוב סנאי מתפתל כדי לספק מומנט התחלתי לרוטור. משמש ביישומי מכשור.
- מנועי היסטרזיס הם מנועים המתניעים את עצמם. כאן הרוטור הוא גליל חלק המורכב מפלדת קובלט קשה מגנטית בכפייה גבוהה. מנועים אלה יקרים ומשמשים במקום בו נדרשת מהירות קבועה מדויקת. משמש בדרך כלל כמנועי סרוו.
מנוע נרגש זרם DC
כאן הרוטור מתרגש באמצעות זרם DC המסופק ישירות דרך טבעות החלקה. אינדוקציה AC ומיישרים משמשים גם. אלה הם בדרך כלל בגדלים גדולים כגון גדולים מכוח סוס וכו '.
יישומים של מנועים סינכרוניים
בְּדֶרֶך כְּלַל, מנועים סינכרוניים משמשים ליישומים בהם נדרשת מהירות מדויקת וקבועה. יישומי הספק נמוך של מנועים אלה כוללים מכונות מיקום. אלה מיושמים גם ברובוט מפעילים . טחנות כדור, שעונים, פטיפונים של נגני תקליטים משתמשים גם במנועים סינכרוניים. מלבד מנועים אלה משמשים גם כמנועי סרוו ומכונות תזמון.
מנועים אלה זמינים בטווח גודל פרסה חלקית לטווח גודל תעשייתי בעל הספק גבוה. בעוד שהם משמשים בגדלים תעשייתיים בעלי הספק גבוה, מנועים אלה מבצעים שתי פונקציות חשובות. האחד הוא כאמצעי יעיל להמרת אנרגיית AC לאנרגיה מכנית והשני הוא תיקון גורמי כוח . באיזה יישום של סרוו-מנוע נתקלת?
