Động cơ đồng bộ là gì và được sử dụng ở đâu
Động cơ điện đồng bộ (SD) không phổ biến như động cơ lồng sóc không đồng bộ. Nhưng chúng được sử dụng khi cần một mô-men xoắn lớn và trong quá trình làm việc thường xuyên quá tải. Ngoài ra, loại động cơ này được sử dụng khi cần công suất lớn để điều khiển các cơ chế, do hệ số công suất cao và khả năng cải thiện hệ số công suất của mạng, giúp giảm đáng kể chi phí điện và tải trên đường dây. Động cơ đồng bộ là gì, được sử dụng ở đâu và ưu và nhược điểm của nó là gì, chúng tôi sẽ xem xét trong bài viết này.
Định nghĩa và nguyên tắc hành động
Nói một cách đơn giản, một động cơ đồng bộ được gọi là động cơ điện có tốc độ quay của rôto (trục) trùng với tốc độ quay của từ trường của stato.
Chúng ta hãy xem xét ngắn gọn nguyên lý hoạt động của một động cơ điện như vậy - nó dựa trên sự tương tác của từ trường stato quay, thường được tạo ra bởi dòng điện xoay chiều ba pha và từ trường không đổi của rôto.
Từ trường không đổi của rôto được tạo ra bởi các cuộn dây kích thích hoặc nam châm vĩnh cửu. Dòng điện trong cuộn dây stato tạo ra từ trường quay, trong khi rôto ở chế độ hoạt động là một nam châm vĩnh cửu, các cực của nó chạy tới các cực đối diện của từ trường của stato. Kết quả là, rôto quay đồng bộ với trường stato, đây là tính năng chính của nó.
Nhớ lại rằng động cơ cảm ứng tốc độ quay MP của stator và tốc độ quay của rôto khác nhau tùy theo mức độ trượt và đặc tính cơ học của nó là gù lưng có một đỉnh trong thời gian trượt tới hạn (dưới tốc độ quay danh nghĩa của nó).
Tốc độ mà từ trường của stato quay có thể được tính bằng phương trình sau:
N = 60f / p
f là tần số của dòng điện trong cuộn dây, Hz, p là số cặp cực.
Theo đó, tốc độ quay của trục động cơ đồng bộ được xác định theo cùng một công thức.
Hầu hết các động cơ điện xoay chiều được sử dụng trong sản xuất được chế tạo không có nam châm vĩnh cửu, nhưng với cuộn dây kích thích, trong khi động cơ AC đồng bộ công suất thấp được chế tạo bằng nam châm vĩnh cửu trên rôto.
Dòng điện đến cuộn dây trường được cung cấp bởi các vòng và cụm bàn chải. Không giống như một động cơ điện collector, trong đó một collector (một bộ các tấm được sắp xếp theo chiều dọc) được sử dụng để truyền dòng điện tới một cuộn dây quay, các vòng được gắn trên đồng bộ qua một đầu của stato.
Thuốc kích thích thyristor, thường được gọi là "VTE" (theo tên của một trong số các thiết bị sản xuất trong nước như vậy) hiện đang là nguồn kích thích dòng điện trực tiếp.Trước đây, hệ thống kích thích động cơ máy phát điện đã được sử dụng, khi một máy phát điện được lắp đặt trên cùng trục với động cơ (nó cũng là một kích thích), mà điện trở áp dụng hiện tại cho cuộn dây lĩnh vực.
Rôto của hầu hết tất cả các động cơ DC đồng bộ được thực hiện mà không có cuộn dây kích thích và với nam châm vĩnh cửu, mặc dù về nguyên tắc tương tự như đèn LED AC, chúng khác nhau rất nhiều về cách chúng được kết nối và điều khiển từ các máy ba pha cổ điển.
Một trong những đặc điểm chính của động cơ điện là đặc tính cơ học. Cô đồng bộ động cơ gần với một đường thẳng ngang. Điều này có nghĩa là tải trọng trên trục không ảnh hưởng đến tốc độ của nó (cho đến khi đạt đến một số giá trị tới hạn).
Điều này đạt được chính xác do kích thích dòng điện trực tiếp, đó là lý do tại sao động cơ điện đồng bộ duy trì hoàn hảo các vòng quay không đổi khi thay đổi tải, quá tải và giảm điện áp (đến một giới hạn nhất định).
Dưới đây bạn nhìn thấy biểu tượng trên sơ đồ của máy đồng bộ.
Thiết kế cánh quạt
Giống như bất kỳ loại nào khác, động cơ điện đồng bộ bao gồm hai phần chính:
- Stator. Các cuộn dây được đặt trong đó. Nó cũng được gọi là một mỏ neo.
- Cánh quạt. Nam châm vĩnh cửu hoặc một cuộn dây kích thích được cài đặt trên nó. Nó cũng được gọi là một cuộn cảm, vì mục đích của nó - để tạo ra một từ trường).
Để cung cấp dòng điện cho cuộn dây tại hiện trường, 2 vòng được lắp đặt trên rôto (vì kích thích là dòng điện trực tiếp, nên + + được cung cấp cho một trong số chúng, và chuông - kia cho vòng kia). Bàn chải được gắn vào giá đỡ bàn chải.
Các cánh quạt của động cơ AC đồng bộ có hai loại, tùy thuộc vào mục đích:
- Rõ ràng cực. Ba Lan (cuộn dây) có thể nhìn thấy rõ ràng. Sử dụng ở tốc độ thấp và số lượng cực lớn.
- Ngẫu nhiên - nó trông giống như một cái trống tròn, trong cái khe mà trên đó các dây của cuộn dây được đặt. Sử dụng ở tốc độ quay cao (3000, 1500 vòng / phút) và một số cực nhỏ.
Khởi động động cơ đồng bộ
Một tính năng của loại máy điện này là nó không thể kết nối đơn giản với mạng và chờ ngày ra mắt. Ngoài ra, đối với hoạt động của đèn LED, không chỉ cần nguồn kích thích, nó còn có mạch khởi động khá phức tạp.
Khởi động xảy ra như trong một động cơ cảm ứng, và để tạo ra một thời điểm bắt đầu, ngoài cuộn dây trường, một cuộn dây sóc sóc ngắn mạch khác được đặt trên rôto. Nó cũng được gọi là cuộn dây giảm xóc, vì nó làm tăng sự ổn định khi quá tải đột ngột.
Dòng điện kích thích trong cuộn dây rôto khi khởi động không có, và khi nó tăng tốc đến tốc độ đồng bộ phụ (thấp hơn 3-5% so với đồng bộ), dòng điện kích thích được áp dụng, sau đó nó và dòng điện stato dao động, động cơ sẽ chuyển sang chế độ vận hành.
Để hạn chế dòng khởi động của các máy mạnh, đôi khi chúng làm giảm điện áp ở các cực của cuộn dây stato bằng cách kết nối một bộ tự động hoặc điện trở nối tiếp.
Trong khi máy đồng bộ khởi động ở chế độ không đồng bộ, các điện trở được kết nối với cuộn dây trường, điện trở vượt quá điện trở của chính cuộn dây khoảng 5-10 lần. Điều này là cần thiết để từ thông xung phát sinh dưới tác động của dòng điện gây ra trong cuộn dây trong quá trình khởi động không làm chậm quá trình tăng tốc, và cũng để không làm hỏng cuộn dây do emf gây ra trong nó.
Loài
Có rất nhiều loại máy như vậy, thiết kế của một động cơ dòng điện xoay chiều đồng bộ với cuộn dây trường, như phổ biến nhất trong sản xuất, đã được mô tả ở trên. Có các loại khác, chẳng hạn như:
- Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu. Đây là các động cơ điện khác nhau, chẳng hạn như PMSM - động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu, BLDC - Dòng điện không chổi than và các loại khác. Sự khác nhau giữa bao gồm trong phương pháp điều khiển và hình dạng của dòng điện (hình sin hoặc hình thang). Chúng cũng được gọi là động cơ không chổi than hoặc không chổi than.Được sử dụng trong các máy công cụ, mô hình điều khiển vô tuyến, công cụ điện, v.v. Chúng không hoạt động trực tiếp từ dòng điện trực tiếp, mà thông qua một bộ chuyển đổi đặc biệt.
- Động cơ bước - động cơ không chổi than đồng bộ, trong đó rôto giữ chính xác vị trí quy định, chúng được sử dụng để định vị công cụ làm việc trong các máy CNC và để điều khiển các yếu tố khác nhau của hệ thống tự động (ví dụ: vị trí của van tiết lưu trong xe). Chúng bao gồm một stato, trong trường hợp này, các cuộn dây kích thích được đặt trên nó và một rôto, được làm bằng vật liệu mềm từ tính hoặc cứng từ tính. Cấu trúc rất giống với các loại trước đây.
- Phản ứng.
- Độ trễ.
- Phản ứng trễ.
Ba loại đèn LED cuối cùng cũng không có bàn chải, chúng hoạt động do thiết kế đặc biệt của rôto. Đèn LED phản ứng phân biệt ba thiết kế của chúng: rôto phân tầng ngang, rôto có cực khác biệt và rôto phân tầng theo trục. Một lời giải thích về nguyên tắc công việc của họ khá phức tạp, và sẽ mất một số tiền lớn, vì vậy chúng tôi sẽ bỏ qua nó. Động cơ như vậy trong thực tế, bạn có khả năng đáp ứng không thường xuyên. Đây chủ yếu là các máy năng lượng thấp được sử dụng trong tự động hóa.
Phạm vi áp dụng
Động cơ đồng bộ đắt hơn không đồng bộ, ngoài ra, chúng đòi hỏi một nguồn kích thích dòng điện trực tiếp bổ sung - điều này phần nào làm giảm độ rộng phạm vi của loại máy điện này. Tuy nhiên, động cơ điện đồng bộ được sử dụng để điều khiển các cơ chế trong đó có thể quá tải và cần bảo trì chính xác các vòng quay ổn định.
Hơn nữa, chúng thường được sử dụng trong lĩnh vực công suất lớn - hàng trăm kilowatt và đơn vị megawatt, đồng thời, việc khởi động và dừng lại khá hiếm, đó là các máy hoạt động suốt ngày đêm. Ứng dụng này là do các máy đồng bộ hoạt động với tỷ lệ gần bằng 1 và có thể cung cấp công suất phản kháng cho mạng, giúp cải thiện hệ số công suất của mạng và giảm mức tiêu thụ, điều này rất quan trọng đối với các doanh nghiệp.
Ưu điểm và nhược điểm
Nói một cách đơn giản, thì bất kỳ chiếc xe điện nào cũng có ưu và nhược điểm của nó. Ưu điểm của động cơ đồng bộ là:
- Làm việc với cos Фи = 1, do kích thích dòng điện trực tiếp, tương ứng, chúng không tiêu thụ công suất phản kháng từ mạng.
- Trong quá trình vận hành, với sự kích thích quá mức, chúng cung cấp công suất phản kháng cho mạng, cải thiện hệ số công suất của mạng, giảm điện áp và tổn thất trong đó, và CM của máy phát điện của các nhà máy điện tăng lên.
- Khoảnh khắc tối đa được phát triển trên trục của đèn LED tỷ lệ với U và đối với AD - U² (phụ thuộc bậc hai vào điện áp). Điều này có nghĩa là đèn LED có khả năng tải tốt và ổn định, được bảo toàn trong quá trình giảm điện áp trong mạng.
- Như một hệ quả của tất cả những điều này, tốc độ quay ổn định trong quá tải và sụt lún, trong khả năng quá tải, đặc biệt là với dòng điện kích thích ngày càng tăng.
Tuy nhiên, một nhược điểm đáng kể của động cơ đồng bộ là thiết kế của nó phức tạp hơn so với động cơ không đồng bộ với rôto ngắn mạch, cần có một bộ kích từ, mà không có nó không thể hoạt động. Tất cả điều này dẫn đến chi phí cao hơn so với các máy không đồng bộ và khó khăn trong bảo trì và vận hành.
Có lẽ những lợi thế và bất lợi của động cơ đồng bộ kết thúc ở đó. Trong bài viết này, chúng tôi đã cố gắng tóm tắt thông tin chung về động cơ đồng bộ. Nếu bạn có một cái gì đó để bổ sung các tài liệu - viết trong các ý kiến.
Tài liệu liên quan:
Đang tải ...
