Synchron-Elektromotoren zeichnen sich dadurch aus, dass der magnetische Fluss und der Rotor die gleiche Drehzahl haben. Aus diesem Grund ändert der Rotor eines Elektromotors seine Drehzahl nicht, wenn die Last zunimmt. Auf dem Rotor befindet sich eine Wicklung, die ein Magnetfeld erzeugt.
Manchmal werden starke Permanentmagnete verwendet. Üblicherweise befinden sich bei Synchronmaschinen auf dem Rotor genauso viele Wicklungen wie auf dem Stator. Es stellt sich also heraus, dass die Rotationsgeschwindigkeit des Magnetflusses und des Rotors ausgeglichen werden. Die am Motor angeschlossene Last hat keinerlei Einfluss auf die Drehzahl.
Design von Elektromotoren
Das Gerät eines Synchronmotors besteht aus folgenden Elementen:
- Der feststehende Teil ist der Stator, auf dem sich die Wicklungen befinden.
- Mobiler Rotor, manchmal auch Induktor oder Anker genannt.
- Vordere und hintere Abdeckungen.
- Rotorgelagerte Lager.
Zwischen Anker und Stator ist ein Freiraum. Wicklungen werden in die Nuten gelegt, sie werden angeschlossenStern. Sobald Spannung an den Motor angelegt wird, beginnt Strom durch die Ankerwicklung zu fließen. Um den Induktor bildet sich ein Magnetfeld. Aber auch der Stator wird bestromt. Und hier kommt der magnetische Fluss ins Spiel. Diese Felder sind gegeneinander versetzt.
Wie ein Synchronmotor funktioniert
Bei Synchronmaschinen sind die Elektromagnete am Stator Pole, da sie mit Gleichstrom betrieben werden. Insgesamt gibt es zwei Schemata, nach denen die Statorwicklungen verbunden sind:
- Salifol.
- Implizite Pole.
Um den magnetischen Widerstand zu reduzieren und die Bedingungen für den Felddurchgang zu optimieren, werden Kerne aus Ferromagneten verwendet. Sie sind sowohl im Stator als auch im Rotor verfügbar.
Sie werden aus speziellen Elektrostahlsorten hergestellt, die eine große Menge eines solchen Elements wie Silizium enth alten. Damit ist es möglich, den Wirbelstrom deutlich zu reduzieren, sowie den elektrischen Widerstand des Metalls zu erhöhen.
Der Betrieb von Synchron-Elektromotoren basiert auf dem Zusammenspiel der Stator- und Rotorpole. Beim Anfahren beschleunigt er auf Strömungsgeschwindigkeit. Unter solchen Bedingungen arbeitet der Elektromotor im Synchronmodus.
Startmethode mit elektrischem Hilfsmotor
Früher wurden spezielle Anlasser verwendet, die über mechanische Vorrichtungen (Riementrieb, Kette etc.) mit dem Motor verbunden wurden. Während des Startvorgangs begann sich der Rotor zu drehen und allmählich zu beschleunigen,Synchrondrehzahl erreicht. Danach begann der Motor selbst zu arbeiten. Genau das ist das Funktionsprinzip eines Synchronmotors, unabhängig von Bauart und Hersteller.
Voraussetzung ist, dass der Anlasser eine Leistung von etwa 15% der Leistung des beschleunigten Motors haben muss. Diese Leistung reicht völlig aus, um jeden Synchronmotor zu starten, selbst wenn eine kleine Last daran angeschlossen ist. Diese Methode ist ziemlich kompliziert und die Kosten der gesamten Ausrüstung werden stark erhöht.
Moderne Startmethode
Moderne Designs von Synchronmotoren sind nicht mit solchen Overclocking-Sch altungen ausgestattet. Es wird ein anderes Triggersystem verwendet. Ungefähr so wird die Synchronmaschine eingesch altet:
- Mit Hilfe eines Regelwiderstandes werden die Rotorwicklungen geschlossen. Dadurch wird der Anker wie bei einfachen Asynchronmotoren kurzgeschlossen.
- Der Rotor hat zusätzlich eine Käfigwicklung, die beruhigend wirkt und ein Schwingen des Ankers beim Synchronisieren verhindert.
- Sobald der Anker seine Mindestdrehzahl erreicht, wird Gleichstrom an seine Wicklungen angelegt.
- Bei Verwendung von Permanentmagneten müssen externe Anlasser verwendet werden.
Es gibt kryogene Synchron-Elektromotoren, die ein umgekehrtes Design verwenden. Die Erregerwicklungen bestehen aussupraleitende Materialien.
Vorteile von Synchronmaschinen
Asynchron- und Synchronmotoren haben sehr ähnliche Konstruktionen, aber es gibt dennoch Unterschiede. Bei letzterem besteht ein klarer Vorteil darin, dass die Erregung von einer Gleichstromquelle erfolgt. In diesem Fall kann der Motor mit einem sehr hohen Leistungsfaktor betrieben werden. Es gibt auch andere Vorteile von Synchronmotoren:
- Sie arbeiten zu einem überhöhten Preis. Dadurch können Sie den Stromverbrauch reduzieren und auch die Stromverluste erheblich reduzieren. Der Wirkungsgrad einer Synchronmaschine ist bei gleicher Leistung deutlich höher als der eines Asynchronmotors.
- Das Drehmoment hängt direkt von der Spannung im Netz ab. Auch wenn die Spannung im Netz abnimmt, bleibt die Leistung erh alten.
Trotzdem werden Asynchronmaschinen viel häufiger eingesetzt als Synchronmaschinen. Tatsache ist, dass sie eine große Zuverlässigkeit, ein einfaches Design haben und keine zusätzliche Wartung erfordern.
Nachteile von Synchronmotoren
Es stellt sich heraus, dass Synchronmaschinen viel mehr Nachteile haben. Hier sind nur die wichtigsten:
- Die Sch altung eines Synchronmotors ist ziemlich komplex, sie besteht aus einer Vielzahl von Elementen. Aus diesem Grund sind die Kosten für das Gerät sehr hoch.
- Stellen Sie sicher, dass Sie eine konstante Quelle verwenden, um den Induktor mit Strom zu versorgenaktuell. Dies verkompliziert die gesamte Konstruktion erheblich.
- Das Starten eines Elektromotors ist etwas komplizierter als bei Asynchronmaschinen.
- Die Anpassung der Rotordrehzahl ist nur mit Frequenzumrichtern möglich.
Im Allgemeinen überwiegen die Vorteile deutlich die Nachteile von Synchronmotoren. Aus diesem Grund werden sie sehr oft dort eingesetzt, wo es notwendig ist, einen kontinuierlichen Produktionsprozess durchzuführen, bei dem es nicht notwendig ist, die Ausrüstung häufig anzuh alten und zu starten. Synchronmaschinen findet man in Mühlen, Brechern, Pumpen, Kompressoren. Sie sch alten sich selten aus, sie arbeiten fast ständig. Durch den Einsatz solcher Motoren können erhebliche Energieeinsparungen erzielt werden.
