Synchron-AC-Motoren. Schema, Beschreibung

ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK
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Elektromotoren. Synchrone Wechselstrommotoren. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Die Elektromotoren

Synchronmotor ist eine Konstruktion, bei der (im Gegensatz zu einem Asynchronmotor) die Drehzahl bei verschiedenen Belastungen konstant ist.

Motorzusammensetzung

Synchronmotoren werden zum Antrieb von Maschinen mit konstanter Drehzahl (Pumpen, Kompressoren, Lüfter) eingesetzt. Der Stator eines Synchronelektromotors enthält eine Wicklung, die an ein Drehstromnetz angeschlossen ist und ein rotierendes Magnetfeld bildet. Der Motorrotor besteht aus einem Kern mit einer Erregerwicklung.

Die Erregerwicklung ist über Schleifringe mit einer Gleichstromquelle verbunden. Der Erregerwicklungsstrom erzeugt ein Magnetfeld, das den Rotor magnetisiert. Die Rotoren von Synchronmaschinen können ausgeprägte Pole (mit ausgeprägten Polen) und implizite Pole (mit impliziten Polen) sein.

Auf Abb. 16.13, jedoch ist der Kern 1 eines Schenkelpolrotors mit hervorstehenden Polen dargestellt. An den Polen sind Erregerspulen 2 angebracht. In Abb. 16.13, b zeigt einen impliziten Polrotor, bei dem es sich um einen ferromagnetischen Zylinder 1 handelt. Auf der Oberfläche des Rotors sind in axialer Richtung Nuten eingefräst, in die die Erregerwicklung 2 eingelegt ist.

Wechselstrom-Synchronmotoren
Reis. 16.13. Arten von Kernen von Synchronelektromotoren: a - der Kern eines Schenkelpolrotors; b - impliziter Polrotor

Arbeitsprinzip

Betrachten Sie das Funktionsprinzip eines Synchronmotors gemäß Abb. 16.14.

Wechselstrom-Synchronmotoren
Reis. 16.14. Synchronmotor-Betriebsmodell

Wir stellen das rotierende Magnetfeld des Stators als Magnet 1 dar. Wir stellen den magnetisierten Rotor als Magnet 2 dar. Drehen wir Magnet 1 um einen Winkel a. Der magnetische Nordpol von Magnet 1 zieht den Südpol von Magnet 2 an, und der Südpol von Magnet 1 zieht den Nordpol von Magnet 2 an. Magnet 2 dreht sich um denselben Winkel α. Wir drehen Magnet 1. Magnet 2 dreht sich zusammen mit Magnet 1, und die Rotationsfrequenzen beider Magnete sind gleich, synchron: n₂ =n₁.

Ein Synchronmotor ohne Erregerwicklung am Rotor wird als Synchronreluktanzmotor bezeichnet.

Der Rotor eines Synchronreluktanzmotors besteht aus ferromagnetischem Material und muss über ausgeprägte Pole verfügen. Das rotierende Magnetfeld des Stators magnetisiert den Rotor. Der Schenkelpolrotor weist entlang der Längs- und Querachse des Pols ungleiche magnetische Widerstände auf. Die Kraftlinien des Statormagnetfelds werden gebogen und versuchen, einem Weg mit geringerem magnetischem Widerstand zu folgen.

Die Verformung des Magnetfeldes führt aufgrund der elastischen Eigenschaften der Kraftlinien zu einem reaktiven Moment, das den Rotor synchron zum Statorfeld dreht. Wenn auf den rotierenden Rotor ein Bremsmoment ausgeübt wird, dreht sich die Achse des Magnetfelds des Rotors um einen Winkel relativ zur Achse des Magnetfelds des Stators.

Mit zunehmender Belastung vergrößert sich dieser Winkel. Wenn die Last einen bestimmten zulässigen Wert überschreitet, stoppt der Motor und verliert den Gleichlauf. Synchronmotoren haben kein Anlaufmoment. Dies liegt daran, dass das auf den stationären Rotor wirkende elektromagnetische Drehmoment in der Periode T des Wechselstroms zweimal seine Richtung ändert. Aufgrund seiner Trägheit hat der Rotor keine Zeit, sich anzufahren und die erforderliche Drehzahl zu entwickeln. Derzeit wird der asynchrone Start eines Synchronmotors verwendet. In den Nuten der Rotorpole wird eine zusätzliche kurzgeschlossene Wicklung platziert.

Das rotierende Magnetfeld des Stators induziert Wirbelströme in der kurzgeschlossenen Startwicklung. Wenn diese Ströme mit dem Magnetfeld des Stators interagieren, entsteht ein asynchrones elektromagnetisches Drehmoment, das den Rotor in Drehung versetzt. Wenn sich die Rotorgeschwindigkeit der Statorfeldgeschwindigkeit nähert, wird der Motor in den Gleichlauf gebracht und dreht sich mit synchroner Geschwindigkeit. Die kurzgeschlossene Wicklung bewegt sich nicht relativ zum Feld, es werden keine Wirbelströme in ihr induziert und das asynchrone Anlaufdrehmoment wird Null.

Autor: Koryakin-Chernyak S.L.

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