Silniki synchroniczne

Silniki synchroniczne
Silniki synchroniczne są maszynami synchronicznymi i są wykonywane
jako maszyny z biegunami jawnymi, czyli występują w nich tylko moment
synchroniczny, a także moment reluktancyjny. Podstawową wadą silnika
synchronicznego jest brak momentu rozruchowego. Dzieje się tak, dlatego że
przy nieruchomym wirniku wytworzony przez uzwojenie twornika strumień
napotyka kolejno bieguny wirnika różnych znaków pociągając je, raz w jednym
raz w drugim kierunku. Średnica wartości momentu obrotowego jest równa zeru
i wirnik nie może ruszyć z miejsca.
Rozruch silników synchronicznych.
Rozruch silnika synchronicznego przeprowadza się:
1.Wykorzystując moment asynchroniczny silnika synchronicznego wytworzony
przez klatkę rozruchową i lity blok żelaza wirnika, po włączenia silnika do sieci.
2. Stosując pomocniczą maszynę napędową.
3. Wykorzystując moment synchroniczny(tzw. rozruch częstotliwościowy)
Rozruch asynchroniczny.
W praktyce najczęściej stosowany jest rozruch asynchroniczny a silniki
synchroniczne, dla których się ten typ rozruchu, są zaopatrzone w klatkę
rozruchową(podobną do klatki wirnika silnika indukcyjnego klatkowego)
umieszczoną w nabiegunnikach. Klatka jest wykonana z brązu lub mosiądzu, w
celu powiększenia momentu rozruchowego. Silnik ten ma, więc w wirniku dwa
uzwojenia: wzbudzające i klatki rozruchowej.
Jeżeli rozruch silnika odbywa się na biegu jałowym, to silnik może wejść w
synchronizm pod wpływem momentu reluktancyjnego i wtedy napięcie
wzbudzenia włącza się przy prędkości synchronicznej.
Silnik synchroniczny w czasie rozruchu asynchronicznego pobiera duży prąd
rozruchowy, niekiedy większy od znamionowego, który może powodować
wahania napięcia sieci, a także nadmierne nagrzewanie się silnika.
Rys 1 Schemat silnika synchronicznego przy rozruchu asynchronicznym
1 – stojan, 2 – wirnik, 3 – klatka rozruchowa, 4 – wzbudnica
Ruch za pomocą dodatkowej maszyny.
Podczas stosowania rozruchu z maszyną napędzającą, silnik synchroniczny
złącza się do sieci tak, jak prądnicę, a więc metodą synchronizacji dokładnej lub
samosynchronizacji. Taki sposób rozruchu, jest kłopotliwy a więc stosuje się go
bardzo rzadko.
Właściwości rozruchu silnika synchronicznego.
Maszyna synchroniczna pracująca jako silnik jest obciążona momentem
oporowym o charakterze mechanicznym, czyli wirnik silnika jest hamowany
względem wirującego pola magnetycznego twornika, a więc kat mocy silnika
ma wartość ujemną.
Pole magnetyczne wirnika wytwarza w stojanie sem Ef, która jest skierowana
przeciwnie do napięcia doprowadzonego. Pod wpływem różnicy między
napięciem a sem Ef płynie prąd. W silnikach synchronicznych wartość
strumienia magnetycznego, a więc i sem Ef zależy od prądu wzbudzenia.
Rys 2 Wykres wektorowy silnika synchronicznego przy różnych wartościach prądu wzbudzenia.
Silnik synchroniczny zasilany z sieci sztucznej(U=const, f=const) utrzymuje w
całym zakresie obciążeń, aż do wypadnięcia z synchronizmu(prędkość pola
wirującego)
Prędkość wirowania wirnika musi być, bowiem równa prędkości wirowania
pola-jest to warunek powstawania momentu obrotowego. Charakterystyka
mechaniczna silnika synchronicznego n=f(M) jest więc linią prostą.
Rys 3 Charakterystyka mechaniczna silnika synchronicznego n = f(M)
Silniki z magnesami trwałymi.
Najbardziej rozpowszechnionym silnikiem synchronicznym o magnesach
trwałych jest silnik Merilla, znany również pernasynem.
Uzwojenie stojana, najczęściej jednofazowe z fazą pomocniczą, jak w
jednofazowym silniku indukcyjnym- wytwarza pole wirujące(eliptyczne). Silnik
synchroniczny nie ma momentu rozruchowego, więc na wirniku umieszcza się
klatkę rozruchową. Rozruch jest więc asynchroniczny, a po osiągnięciu
prędkości bliskiej synchronicznej następuje wciągnięcie w synchronizm dzięki
działaniu magnesów trwałych.
Rys 4 Silnik synchroniczny Merilla
1 – magnesy trwałe, 2 – blachy wirnika, 3 – żłobki głębokie, 4 – stojan
Bibliografia:
Maszyny Elektryczne
Wykonał:
Konrad Cholewa KL.III TE.