Moderní synchronní proudové motory

Princip činnosti synchronního proudového motoru

U synchronních proudových motorů je princip vytváření točivého momentu rotoru poněkud odlišný od asynchronních a tradičních synchronních motorů. Zde je rozhodující role přiřazena samotnému jádru rotoru.

Rotor proudového synchronního motoru nemá vinutí, i když na něm není žádné zkratované vinutí. Místo toho je jádro rotoru v oblasti magnetické vodivosti vysoce heterogenní: magnetická vodivost podél rotoru se liší od magnetické vodivosti napříč. Díky tomuto neobvyklému přístupu není na něm zapotřebí vinutí rotoru ani permanentních magnetů.

Pokud jde o stator, statorové vinutí proudového synchronního motoru může být koncentrováno nebo distribuováno, zatímco jádro statoru a kryt zůstávají normální. Celý znak je ve vysoce heterogenním jádru rotoru.

Pro synchronní proudové motory jsou charakteristické tři hlavní typy rotorů: příčně vrstevnatý rotor, rotor s odlišnými póly a axiálně vrstevnatý rotor.

Fyzika procesu je následující. Střídavý proud je přiváděn do vinutí statoru a vytváří kolem rotoru magnetické pole, které je maximální ve vzduchové mezeře mezi statorem a rotorem. Otočný moment je získán díky skutečnosti, že se rotor neustále otáčí, takže magnetický odpor pro magnetický tok generovaný statorem by byl minimální.

Maximální točivý moment je přímo úměrný rozdílu mezi podélnou a příčnou indukčností a čím větší je tento rozdíl, tím větší je točivý moment rotoru.

Abychom pochopili tento princip, obrátíme se na číslo. Anizotropní předmět 1 má různou magnetickou vodivost podél os a a b. V tomto případě má izotropní předmět 2 stejnou magnetickou vodivost ve všech směrech. Magnetické pole aplikované na objekt 1 vytváří rotační moment, když úhel mezi osou b a čarami magnetické indukce B není roven nule. Když existuje nenulový úhel, zkreslí objekt 1 aplikované magnetické pole B a směr zkreslení se bude shodovat s osou a objektu 1.

Sinusové magnetické pole vytvořené v synchronním proudovém motoru statorovým vinutím se otáčí s určitou synchronní úhlovou frekvencí, a proto bude vždy existovat okamžik rotace, který má tendenci vracet systém do stavu s nejnižší celkovou potenciální energií.

To znamená, že rotační moment bude vždy usilovat o snížení zkreslení statorového magnetického pole ve směru osy a zmenšením úhlu mezi indukčními čarami B a osou b. Pokud je tedy řízení motoru zaměřeno na udržení stálosti tohoto úhlu, bude mechanická energie neustále získávána z elektromagnetického záření.

Vinutý proud statoru tedy poskytuje magnetizaci s existencí točivého momentu, který má za cíl eliminovat zkreslení pole, a řízením proudové fáze v souladu s polohou rotoru v rotujícím souřadném systému (v souladu s hodnotou úhlu zkreslení) se získá řízení točivého momentu synchronního proudového motoru.

Synchronní proudové motory dnes

Přední světoví výrobci elektrických motorů dnes projevují zvláštní zájem o synchronní proudové motory, i když první verze byly patentovány již na konci 19. století. Skutečností je, že účinnost synchronních proudových motorů zásadně výrazně přesahuje Účinnost populárních indukčních motorůnemluvě o hustotě energie.

V rotoru nejsou žádné energetické ztráty, ale obvykle způsobuje asi 30 procent ztrát. To zvyšuje životnost elektromotoru - snižuje škodlivé teplo. Hmotnost synchronního proudového motoru a jeho rozměry jsou o 20% menší než hmotnost asynchronního stejného výkonu.

Obnovený zájem o synchronní proudové motory dnes souvisí především s širokými možnostmi moderního počítačového modelování, které umožňují najít nejefektivnější verze návrhů rotorů a statorů - vědecký výzkum je produktivnější a účinnost moderních verzí synchronních proudových motorů je již 98%, v té době u asynchronních verzí účinnost tradičně nepřesahuje 90%.

Synchronní tryskové motory se dnes vyrábějí na základě asynchronních motorů a při stejných rozměrech a montážních rozměrech se dosahuje vyšší účinnosti, dosahuje se vyšší měrný výkon.

Výhody a nevýhody

Rotor synchronního motoru, vyrobeného z tenké plechy, má jednoduchou a spolehlivou konstrukci bez zkratovaného vinutí a bez magnetů, proto jsou v rotoru eliminovány proudy způsobující škodlivé zahřívání - životnost se zvyšuje a absence magnetů snižuje náklady na produkt, včetně minimalizace snížených nákladů na údržbu .

Díky komparativní lehkosti rotoru je jeho vlastní moment setrvačnosti nízký, takže motor zrychluje na jmenovité otáčky rychleji, což vede k úsporám energie.

Frekvenční měnič jako regulátor rychlosti činí řízení motoru velmi flexibilním v širokém rozsahu provozních rychlostí. Pokud jde o nedostatky, je to jen jeden: potřeba měniče kmitočtu.

Použití měniče kmitočtu s aktivní korekcí účiníku umožňuje dosažení maximálního účiníku systému, což je velmi důležité v jakékoli moderní výrobě.