Области применения синхронных двигателей, характеристики

Электродвигатели с ротором на постоянных магнитах являются наиболее вероятной моделью «вечного двигателя». Многие ученые работали и работают над этой темой, но совершенной конструкции «вечного двигателя», пока не создали. Синхронный двигатель является электрической машиной, работающей в сети переменного тока. Они называются так потому, что частота вращения вала ротора точно соответствует частоте магнитного поля, т.е. вращаются синхронно, индуцируемого статором. Если частота токов статора постоянна, то и ротор вращается со строго постоянной частотой вращения. Электродвигатели по принципу работы бывают синхронными и асинхронными, а по количеству фаз питающего напряжения подразделяются на одно- и трех фазные. Главным их отличием, в не зависимости от фаз является то, что скорость магнитодвижущей силы статора в синхронных двигателях равна скорости вращения ротора, а в асинхронных двигателях эти скорости не совпадают, ротор вращается медленнее магнитного поля статора и не достигает трёх тысяч оборотов в минуту.

К отличительным характеристикам синхронного электродвигателя можно отнести:

– работу при высоком значении коэффициента мощности – вплоть до единицы;

– высокий КПД по сравнению с асинхронным устройством той же мощности;

– стабильность частоты вращения не зависит от изменения величины механических нагрузок на валу;

– сохранение нагрузочной способности даже при скачках и асимметрии напряжения в сети питания;

– неизменность частоты вращения независимо от механической нагрузки на валу;

– экономичность.

Области применения синхронных электродвигателей в последнее время расширяются. При появлении преобразователей частоты синхронный двигатель стал использоваться в качестве привода автоматических систем, высокоскоростных приводах станков, металлообрабатывающих центров, роботостроении, погружных насосных агрегатах. Их стали применять также независимо от мощности в тех случаях, когда, требуется постоянство скорости вращения электропривода. В дальнейшем применение синхронных двигателей все больше должно расширяться, даже и для механизмов с регулируемой скоростью вращения и с равномерной нагрузкой.

Наибольшее применение синхронные машины нашли в энергетике, которые могут работать как генераторами, так и электродвигателями. В настоящее время основными источниками электроэнергии остаются синхронные генераторы на тепловых, атомных и гидроэлектростанциях. В зависимости от типа привода синхронные генераторы делятся на турбогенераторы, гидрогенераторы и дизельные генераторы.

Особенность синхронных электродвигателей делает привлекательным его использование в качестве источника реактивной энергии, что позволяет гибко регулировать значение коэффициента мощности и уровня напряжения в сети. Сравнительные расчеты применения синхронных двигателей в качестве компенсирующих устройств показывают, что помимо наименьших капитальных затрат при строительстве в сравнении с другими видами компенсирующих устройств, например статический конденсатор, синхронные двигатели имеют более экономичные эксплуатационные показатели. Поэтому для улучшения «косинус фи» крупных электроустановок на электрических подстанциях устанавливают синхронные двигатели, работающие в режиме холостого хода с опережающим по фазе током. Их называют компенсаторами реактивной мощности.

Синхронные двигатели являются незаменимыми в качестве привода в различных механизмах горнорудной, металлургической, металлообрабатывающей промышленности и на строительстве. Синхронные электродвигатели являются самыми мощными, достигающих нескольких десятков мегаватт, и широко применяют для привода мощных воздуходувок доменной печи, угольных и цементных мельниц, компрессорных, насосных и вентиляционных установок, прецизионных обрабатывающих станках, подъёмно-транспортных машинах, конвейерах и прокатных станах, в высокопроизводительных гильотинных ножницах, где имеются большие ударные нагрузки на ротор электродвигателя.

Строгое постоянство частоты вращения обусловливает широкое применение синхронных микродвигателей мощностью от долей ватта до сотен ватт. Они имеют упрощенную конструкцию и применяют для привода автоматических регистрирующих и самопишущих приборов, магнитофонов, печатных машин полиграфии, в системах звука — и видеозаписи и так далее. Синхронный двигатель часто применяется, как микродвигатель в часах, фотоаппаратах и в точном приборостроении. 

Большая часть компьютерной техники имеет высокую продуктивность и оснащена синхронными шаговыми электродвигателями, независящими от их мизерных размеров. 

Использование синхронных двигателей малой мощности может значительно расширить область применения для привода глубинных насосных установок на нефтяных промыслах, на нефтегазоперерабатывающих заводах и нефтегазоперекачивающих станций магистральных трубопроводов.

В настоящее время в насосном оборудовании, а это скважинные, циркуляционные, повысительные, фекальные и другие насосы, в качестве привода которых, всё больше стали применять синхронные электродвигатели на постоянных магнитах. 

Для погружных синхронных электродвигателей с ротором на постоянных магнитах КПД на 13% выше асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором. При этом синхронные электродвигатели с постоянными магнитами по сравнению с другими электродвигателями обладают лучшими показателями: мощность/объем, момент/инерция и другие.

Мировой опыт показывает, что повысить энергоэффективность погружных скважинных насосов и процесса подачи воды в современных системах водоснабжения позволяет применение синхронного электродвигателя. У европейского производителя фирмы Franklin Electric появились высокоэффективные системы с погружным электродвигателем на постоянных магнитах для привода скважинных насосов. Исследования компании «Franklin Electric» показывают, что система (насос-электродвигатель) с синхронным приводом до 11% эффективнее по сравнению с аналогичной системой, имеющей асинхронный привод. Данная система получила наивысший класс А по энергоэффективности в Европе.

ОАО «Завод Промбурвод» в свою очередь разработал конструкторскую документацию, провел эксплуатационные испытания на надёжность и поставил на производство синхронный электродвигатель на постоянных магнитах. Данный двигатель со скважинным насосом, системой управления и удаленного мониторинга вошли в состав высокоэффективной системы подачи воды.

Более подробную информацию о высокоэффективных системах подачи воды, её эффективности и применении можно ознакомиться в научно-практическом пособии «Рекомендации по применению высокоэффективного насосного оборудования для водозаборных скважин» по ссылке на материалы, которые содержат:

– номенклатуру;

– устройство погружных скважинных насосов;

– конструктивные особенности синхронных двигателей на постоянных магнитах;

– сравнительные испытания применяемых скважинных насосов с асинхронными и синхронными электродвигателями;

– экономическую эффективность;

– технико-экономическое обоснование замены применяемых электронасосных агрегатов с асинхронным приводом на высокоэффективные системы подачи воды;

– результаты апробации высокоэффективных систем подачи воды в условиях водозаборов Республики Беларусь. 

А.С. Козорез

§89. Синхронный двигатель, принцип действия и устройство синхронного двигателя

Синхронный двигатель. Принцип действия и устройство. Синхронный двигатель может работать в качестве генератора и двигателя. Синхронный двигатель выполнен так же, как и синхронный генератор. Его обмотка якоря I (рис. 291, а) подключена к источнику трехфазного переменного тока; в обмотку возбуждения 2 подается от постороннего источника постоянный ток. Благодаря взаимодействию вращающегося магнитного поля 4, созданного трехфазной обмоткой якоря, и поля, созданного обмоткой возбуждения, возникает электромагнитный момент М (рис. 291,б), приводящий ротор 3 во вращение. Однако в синхронном двигателе в отличие от асинхронного ротор будет разгоняться до частоты вращения n = n₁, с которой вращается магнитное поле (до синхронной частоты вращения). Объяс-

Рис. 291. Электрическая (а) и электромагнитная (б) схемы синхронного электродвигателя

няется это тем, что ток в обмотку ротора подается от постороннего источника, а не индуцируется в нем магнитным полем статора и, следовательно, не зависит от частоты вращения вала двигателя. Характерной особенностью синхронного двигателя является постоянная частота вращения его ротора независимо от нагрузки.

Электромагнитный момент. Электромагнитный момент в синхронном двигателе возникает в результате взаимодействия магнитного потока ротора (потока возбуждения Ф_в) с вращающимся магнитным полем, создаваемым трехфазным током, протекающим по обмотке якоря (потоком якоря Ф_в). При холостом ходе машины оси магнитных полей статора и ротора совпадают (рис. 292,а). Поэтому электромагнитные силы I, возникающие между «полюсами» статора и полюсами ротора, направлены радиально (рис. 292, б) и электромагнитный момент машины равен нулю. При работе машины в двигательном режиме (рис. 292, в и г) ее ротор под действием приложенного к валу внешнего нагрузочного момента М_вн смещается на некоторый угол 0 против направления вращения. В этом случае в результате электромагнитного взаимодействия между ротором и статором создаются электромагнитные силы I, направленные по направлению вращения, т. е. образуется вращающий электромагнитный момент М, который стремится преодолеть действие внешнего момента М_вн. Максимум момента М_max
соответствует углу ? = 90°, когда оси полюсов ротора расположены между осями «полюсов» статора.

Если нагрузочный момент М_вн, приложенный к валу электродвигателя, станет больше М_max, то двигатель под действием внешнего момента М_вн останавливается; при этом по обмотке якоря неподвижного двигателя будет протекать очень большой ток. Этот режим называется выпаданием из синхронизма, он является аварийным и не должен допускаться.

При работе машины в генераторном режиме (рис. 292, д и е) ротор под действием приложенного к валу внешнего момента М_вн смещается на угол ? по направлению вращения. При этом создаются электромагнитные силы, направленные против вращения, т. е. образуется тормозной электромагнитный момент М. Таким образом, при изменении значения и направления внешнего момента на валу ротора М_вн изменяется лишь угол ? между осями полей статора и ротора, в то время как в асинхронной машине в этом случае изменяется частота вращения ротора.

Пуск в ход и регулирование частоты вращения. Синхронный двигатель не имеет начального пускового момента. Если подключить обмотку якоря к сети переменного тока, когда ротор неподвижен, а по обмотке возбуждения проходит постоянный ток, то за один период изменения тока электромагнитный момент будет дважды менять свое направление, т. е. средний момент за период будет равен нулю. Следовательно, для пуска в ход синхронного двигателя необходимо разогнать его ротор с помощью внешнего момента до частоты вращения, близкой к синхронной. Для этой цели применяют метод асинхронного пуска. Синхронный двигатель пускают в ход как асинхронный, для чего его снабжают специальной короткозамкнутой пусковой обмоткой 3 (рис. 293). В полюсные наконечники ротора 2 синхронного двигателя закладывают медные или латунные стержни, замкнутые накоротко двумя торцовыми кольцами. Пусковая обмотка выполнена подобно беличьей клетке асинхронной машины, но занимает лишь часть окружности ротора. В некоторых двигателях специальная короткозамкнутая обмотка

Рис. 292. Электромагнитный момент в синхронной машине, образующийся в различных режимах

Рис. 293. Схема асинхронного пуска синхронного двигателя;

Рис. 294 Устройство пусковой обмотки синхронного двигателя: 1 — ротор; 2 — стержни; 3 — кольцо; 4 — обмотка возбуждения

AC Synchronous Stepper Motors — Синхронные двигатели переменного тока

Магазин будет работать некорректно в случае, если куки отключены.

Возможно, в вашем браузере отключен JavaScript. Для максимально удобной работы с нашим сайтом обязательно включите Javascript в своем браузере.

Имейте в виду, что мы используем файлы cookie, чтобы вам было удобнее. Файл cookie — это часть данных, хранящихся на жестком диске посетителя, чтобы помочь нам улучшить ваш доступ и идентифицировать повторных посетителей. Файлы cookie также могут позволить нам отслеживать и нацеливать интересы наших пользователей, чтобы улучшить взаимодействие с нашим сайтом. Использование файлов cookie никоим образом не связано с какой-либо личной непубличной информацией. Узнать больше.

MOTION CONTROL AT THE SPEED OF TECHNOLOGY™

1.877.737.8698

Currency

USD — US Dollar

• CAD — Canadian Dollar

Toggle Nav

Search

Search

Мой счет
Регистрация Свяжитесь с нами

Меню

Аккаунт

Мы предлагаем синхронные шаговые двигатели переменного тока от Haydon Kerk и Kollmorgen.

Синхронные двигатели переменного тока  от Haydon Kerk — это шаговые двигатели, работающие на переменном токе. В технологии синхронного двигателя скорость прямо пропорциональна входной частоте переменного тока — например, при 120 В переменного тока, 60 Гц синхронный двигатель переменного тока будет вращаться со скоростью 72 об/мин. Эта скорость может варьироваться путем изменения частоты, хотя в большинстве приложений для достижения желаемой скорости нагрузки просто используется зубчатая передача или система ременного или цепного привода. Другие технологии двигателей (например, асинхронные двигатели, двигатели постоянного тока, серводвигатели и шаговые двигатели) требуют либо зубчатых редукторов, либо электронных приводов, соответствующих фиксированной скорости синхронных двигателей.

Синхронные двигатели переменного тока Kollmorgen доступны в двух семействах: серии ST/SN и серии KS/SS. Высокопроизводительные двигатели этой серии предлагаются в типоразмерах NEMA 23, 34 и 42, причем двух- и трехфазные модели доступны в каждом типоразмере. Имеются резисторно-конденсаторные комплекты для работы двухфазных синхронных двигателей от однофазного источника питания. Мы также предлагаем синхронные двигатели переменного тока для опасных условий эксплуатации, сертифицированные по UL Class I, Division 1, Group D; UL класс 1, раздел 2, группы E, F и G; и стандарты ATEX.

Синхронные двигатели переменного тока также доступны в 9Конфигурации синхронного линейного привода переменного тока 0005 от Haydon Kerk. В случае линейного привода производимая линейная скорость зависит от разрешения на шаг двигателя. Например, если на двигатель с шагом 0,001 дюйма подается 60 Гц, результирующая скорость составит 0,240 дюйма в секунду (240 шагов в секунду, умноженных на 0,001 дюйма на шаг). Многие шаговые двигатели Haydon Kerk™ доступны в виде синхронных двигателей переменного тока со скоростью вращения 300 или 600 об/мин.

Офис в Канаде

6221 Highway 7, Unit #15
Vaughan, Ontario, Canada L4H 0K8
P | 877.737.8698 • Ф | 877.737.8699

Офис в США

dba Servo2Go.com® Ltd.
4023 Kennett-Pike Suite #583
Greenville, DE USA 19807
P | 877.378.0240  • Ф | 877.378.0249

Подпишитесь сейчас

1.905.850.7447

• Copyright © 2023 Electromate Inc. ® Все права защищены.
• Карта сайта
• Политика конфиденциальности
• Положения и условия

Что такое синхронный двигатель? — Определение, конструкция, работа и ее особенности

Определение: Двигатель, работающий на синхронной скорости, называется синхронным двигателем. Синхронная скорость – это постоянная скорость, при которой двигатель генерирует электродвижущую силу . Синхронный двигатель используется для преобразования электрической энергии в механическую.

Конструкция синхронного двигателя

Статор и ротор являются двумя основными частями синхронного двигателя. Статор становится неподвижным, и он несет якорную обмотку двигателя. Обмотка якоря является основной обмоткой, из-за которой в двигателе индуцируется ЭДС . Вращатель несет обмотки возбуждения. Основной поток поля наводится в роторе. Ротор сконструирован двумя способами, то есть ротор с явно выраженными полюсами и ротор с неявнополюсными полюсами.

В синхронном двигателе используется явнополюсный ротор. Слово явно выраженное означает полюса ротора, направленные к обмоткам якоря . Ротор синхронного двигателя выполнен с пластинами из стали. Пластины уменьшают потери на вихревые токи, возникающие в обмотке трансформатора. Явнополюсный ротор в основном используется для проектирования средне- и низкоскоростных двигателей. Для получения высокоскоростного цилиндрического ротора в двигателе используется.

Синхронный двигатель в рабочем состоянии

Статор и ротор являются двумя основными частями синхронного двигателя. Статор — неподвижная часть, а ротор — вращающаяся часть машины. Трехфазное питание переменного тока подается на статор двигателя.

Статор и ротор возбуждаются отдельно. Возбуждение — это процесс наведения магнитного поля на части двигателя с помощью электрического тока.

Когда на статор подается трехфазное питание, между статором и зазором ротора возникает вращающееся магнитное поле. Поле с движущимися полярностями известно как вращающееся магнитное поле. Вращающееся магнитное поле возникает только в многофазной системе. Из-за вращающегося магнитного поля на статоре развиваются северный и южный полюса.

Ротор возбуждается от источника постоянного тока. Источник постоянного тока индуцирует северный и южный полюса ротора. Поскольку источник постоянного тока остается постоянным, поток, индуцируемый на роторе, остается прежним. Таким образом, поток имеет фиксированную полярность. Северный полюс развивается на одном конце ротора, а южный полюс развивается на другом конце.

Переменный ток синусоидальный. Полярность волны меняется в каждом полупериоде, т. е. волна остается положительной в первом полупериоде и становится отрицательной во втором полупериоде. Положительный и отрицательный полупериод волны развивает северный и южный полюсы на статоре соответственно.

Когда ротор и статор имеют один и тот же полюс на одной стороне, они отталкиваются друг от друга. Если у них противоположные полюса, они притягиваются друг к другу. Это легко понять с помощью рисунка, показанного ниже: Ротор притягивается к полюсу статора в течение первого полупериода питания и отталкивается во время второго полупериода. Таким образом, ротор становится пульсирующим только в одном месте. Это причина, по которой синхронный двигатель не запускается самостоятельно.

Первичный двигатель используется для вращения двигателя. Первичный двигатель вращает ротор с синхронной скоростью. Синхронная скорость — это постоянная скорость машины, значение которой зависит от частоты и числа полюсов машины.

Когда ротор начинает вращаться с синхронной скоростью, первичный двигатель отключается от двигателя. А на ротор подается питание постоянным током из-за чего на их концах развиваются северный и южный полюса

Северный и южный полюса ротора и статора сцеплены друг с другом. Таким образом, ротор начинает вращаться со скоростью вращающегося магнитного поля. И двигатель работает на синхронной скорости. Скорость двигателя может быть изменена только путем изменения частоты питания.

Основные характеристики синхронного двигателя

• Скорость синхронного двигателя не зависит от нагрузки, т. е. изменение нагрузки не влияет на скорость двигателя.